近日,國際知名期刊《Advanced Materials》(IF = 21.95)在線發(fā)表了中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄒應(yīng)萍教授課題組在非富勒烯有機太陽能電池研究的最新進展,論文題目為“Fused benzothiadiazole: a building block forn-type organic acceptor to achieve high-performance organic solar cells”。
具有質(zhì)輕、柔性、可制成半透明以及可大面積制備等顯著特點的有機太陽能電池是新一代光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向。在有機太陽能電池的發(fā)展過程中,活性層材料的研發(fā)對提高器件綜合性能具有重要的意義。
鄒應(yīng)萍教授課題組基于前期提出的A-DA’D-A非富勒烯分子設(shè)計策略,通過化學(xué)合成手段將經(jīng)典有機缺電子單元苯并噻二唑作為A’引上述分子體系中,形成一種稠環(huán)DA’D中心核,與氰基茚滿二酮縮合,獲得A-DA’D-A型有機小分子受體光伏材料Y5。研究表明,Y5具有較合適的電化學(xué)能級和較窄的光學(xué)帶隙(1.38 eV)以及優(yōu)異的電子遷移率(2.11×10-4cm2·V-1·s-1)。
材料普適性是器件進一步研究的關(guān)鍵,因此,基于Y5分子,課題組與中國科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫院士團隊進行太陽能電池器件的合作,選用了5種不同類型不同帶隙的經(jīng)典給體聚合物與之共混,器件均獲得了超過10%的能量轉(zhuǎn)換效率(與PBDB-T共混,獲得14.1%的兩元單結(jié)器件效率),顯示比明星非富勒烯受體分子ITIC更高的光伏性能,進一步從遷移率及能量無序度等方面解釋不同共混體系性能的差異。該研究不僅證明了Y5材料的普適性,又從合成手段填補了苯并噻二唑基非富勒烯受體的高效應(yīng)用實例。
該論文的第一作者為中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2015級博士生袁俊、2016級碩士生張云強和周流洋,通訊作者為中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄒應(yīng)萍教授和中國科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫院士,中南大學(xué)為第一單位和通訊單位。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委,科技部,湖南省自然科學(xué)基金等聯(lián)合資助。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201807577
- 東華大學(xué)陳義旺/胡華偉課題組 Angew:通過側(cè)鏈氟功能化控制分子間相互作用實現(xiàn)19%有機太陽能電池 2024-02-13
- 國家納米科學(xué)中心周二軍課題組 Nano Energy: 分子取向調(diào)控方法及對光伏性能的影響 2022-05-30
- 北航霍利軍教授 Sci. China Chem.:提高非富勒烯太陽能電池光伏性能的端封策略 2022-04-08
- 南昌大學(xué)/江西師大陳義旺課題組 AM:通過圖案半月板控制溶液流動有助于延長激子擴散長度-準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池效率接近20% 2025-05-22
- 南科大何鳳教授、華科大邵明教授 Angew:新型柔性連接電子受體助力高性能可拉伸有機太陽能電池 2025-03-13
- 西工大劉劍剛教授團隊 AEM:控制第三組分分布實現(xiàn)高性能三元有機太陽能電池 2025-03-10