科技日报 2022-03-30 09:32
科技日报常州3月29日电 （记者过国忠 通讯员包海霞 蔡震宇 任涛）记者29日从常州大学了解到，该校材料科学与工程学院朱卫国教授团队与香港理工大学李刚教授团队联合，在国家自然科学基金、江苏省优势学科建设资金等支持下，成功研发出新型供体-受体（D-A）交替型齐聚物材料。其相关研究成果日前已发表在材料与化学学科国际学术期刊《Advanced Materials》上。
“我们利用该材料，实现了三元有机太阳能电池的高效能量转换，器件的能量转换效率高达17.54%。该效率是目前非卤溶剂加工有机太阳能电池的最高性能之一。”朱卫国说。
设计较低最高占领分子轨道（HOMO）能级的给体材料或较高最低未占领分子轨道（LUMO）能级的受体材料，是当今提高三元有机太阳能电池开路电压和能量转换效率的常用方法。
该团队运用逆向思维，首先设计合成了较高HOMO能级的新型齐聚物给体材料，并通过应用在三元有机太阳能电池中，重点研究了分子构架对器件光伏性能的影响。
经研究发现，该材料作为第三组分在三元有机太阳能电池中，不仅降低了电池的非辐射能量损耗，而且促进了光活性层激子解离，还抑制了受体材料的过度自聚集，有效改善活性层形貌，最终实现对器件开路电压、短路电流、填充因子光伏三参数的共同提升。
值得一提的，该研究成果创新发展了一类D-A交替型齐聚物给体材料，揭示了较高HOMO能级齐聚物对三元有机太阳能电池光伏性能的影响规律，实现了器件光伏性能三参数的全面协同提升；采用绿色非卤溶剂溶液加工，实现了齐聚物三元有机太阳能电池的高效能量转换，创造了齐聚物三元有机太阳能电池新的效率纪录。
除此，通过齐聚物构建策略，开发出第三组分比例高耐受性技术，即使齐聚物的添加比例高达50%时，器件的能量转换效率仍能达到16.15%。
相关专家认为，该研究成果既为深入理解第三组分能级对三元有机太阳能电池的性能影响提供了新的见解，并将为发展有机太阳能电池提供了重要的理论依据和技术支撑。
