原標(biāo)題：中科院青島能源所揭示有機(jī)太陽能電池中電荷傳輸新機(jī)制

來源：科技日報

原標(biāo)題：中科院青島能源所揭示有機(jī)太陽能電池中電荷傳輸新機(jī)制

4月13日，記者從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所獲悉，該所科研團(tuán)隊(duì)揭示有機(jī)太陽能電池中電荷傳輸新機(jī)制，相關(guān)研究成果以“Subtle Side Chain Triggers Unexpected Two-Channel Charge Transport Property Enabling 80% Fill Factors and Efficient Thick-Film Organic Photovoltaics”為題目發(fā)表在《創(chuàng)新》(The Innovation)期刊上。論文第一作者為李永海副研究員，通訊作者包西昌研究員、陽仁強(qiáng)研究員等人。

有機(jī)太陽能電池(OSCs)由于具有輕量化、柔性、可溶液法大面積制備等優(yōu)點(diǎn)，成為光伏領(lǐng)域的重要研究方向，特別是2015年新型非富勒烯受體的出現(xiàn)，極大地推動了OSCs的發(fā)展，然而目前報道的絕大多數(shù)的高性能電池均是基于~100 nm的捕光層材料。但在面向應(yīng)用的大面積器件的印刷制備中，OSCs捕光層厚度是一個繞不開的課題：首先隨著膜厚的增加，捕光層內(nèi)電荷的復(fù)合損失顯著增加，電池效率迅速下降；其次較薄膜厚的印刷制備會對設(shè)備和工藝的要求極為苛刻。科研團(tuán)隊(duì)表示，因此，發(fā)展新方法開發(fā)具有膜厚敏感低的有機(jī)光伏材料對于OSCs的印刷制備及應(yīng)用具有重要意義。

最近，中科院青島能源所先進(jìn)有機(jī)功能材料與器件研究組在前期非富勒烯受體的新型側(cè)鏈工程研究基礎(chǔ)上(Adv。 Mater。，2019， 31， 1807832； Adv。 Funct。 Mater。，2020,30， 2007088等)，進(jìn)一步系統(tǒng)研究并深入揭示了烷基側(cè)鏈的影響，實(shí)現(xiàn)了對分子堆積、捕光層形貌及電荷傳輸更為精細(xì)的調(diào)控。

研究發(fā)現(xiàn)側(cè)鏈烷基碳數(shù)細(xì)微調(diào)控對共軛材料分子堆積方式展現(xiàn)出截然不同的影響，在側(cè)鏈碳數(shù)為5時的IDIC-C5Ph受體中存在奇特的分子堆積，科研團(tuán)隊(duì)首次提出了雙通道電荷傳輸(TCCT)概念，可實(shí)現(xiàn)了電荷更為高效的傳輸與提取。光伏性能結(jié)果表明，IDIC-C5Ph基器件最優(yōu)條件下的填充因子(FF)可高達(dá)80.02%，是常規(guī)有機(jī)光伏器件中的最高值之一。考慮到TCCT特性在電荷傳輸及抑制復(fù)合方面的優(yōu)勢，IDIC-C5Ph基器件隨著膜厚增加到307 nm時FF仍然高達(dá)75%，媲美大多數(shù)報道的低膜厚器件數(shù)據(jù)；進(jìn)一步增加到470 nm時，F(xiàn)F依然大于70%，PCE達(dá)到13%。與之對比，常規(guī)單通道電荷傳輸?shù)腎DIC-C4Ph器件，最優(yōu)膜厚105 nm時具有較高的FF(78.05%)和轉(zhuǎn)換效率，但隨著厚度增加FF明顯降低(300 nm， FF=70.12%； 485 nm， FF=65%)。科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些結(jié)果表明側(cè)鏈誘導(dǎo)的TCCT特性賦予電池低的膜厚敏感性，對大面積電池印刷制備具有重要推動意義。

（文章來源：科技日報）

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