衛志祥組中的有機太陽能電池的研究取得進展顯著

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近日,國家納米科學中心納米系統實驗室製造的多級視圖研究員魏張志祥,魯研究員,博士鄧丹和西安交通大學,馬巍教授和其他形式的合作,小分子水溶性有機光伏材料形貌優化的設計和合成的,他獲得了11.3%的光電轉換效率,這是效率最高在文獻中的水溶性有機小分子太陽能電池,而且也最有效的有機太陽能電池中的一個。相關研究成果發表在Nature COMMUN。 ,2016,7,13740上。

有機太陽能電池,因為它具有豐富的原材料,成本低,重量輕的來源,可以通過印刷大面積柔性裝置等製備,是使用前景的主要方式,近年來引起的,太陽能成為廣泛關注。在活性層材料的基礎上,聚合物材料,具有極高的純度,特定的分子結構和分子量優點可溶性小的有機分子。然而,小的有機分子目前太陽能電池尚未甚至更有效,的裝置的最高能量轉換效率特別是更穩定的性能是在逆小於9%。

兩種方式,使光電轉換效率,同一個分子設計立法表面結構,以提高,以及通過改善減少電荷再結合的活性層的設備形態另一方面,減少了能量損失。魏志祥組由可溶性小分子的端基的數目受體氟原子來實現這兩個方面的聯合優化。氟化端基有助於減少材料和光學帶隙的GAY水平,同時降低了與富勒烯受體材料的相容性和能量的表面上。研究表明,該氟化末端基團,用多級分材料中的水平方向上的大小分佈引起,即,具有高純度和電荷輸送喬利(約100nm)和接口的該區域大顆粒的存在增加並利用電荷受體的同時小粒子分離(約15納米)。在電荷分離和傳輸的第二階段這種多層尺寸分佈變得平衡,因此減少了電荷的化合物,從而引起能量損失。在垂直方向上,形成有氟化端基的正電極的表面材料的富集的電子阻擋層的表面上,進一步降低了能量損失,提高了由此此基礎上,該組在水平提出的反向裝置有源層的理想模型地形垂直於電荷為子子收集階段的目的形成在上下方向多尺度納米組裝的形成。在高效光伏材料,控制和性能單位高效率的有機光伏材料的設計中的一個重要的參考之間的形態的分子設計之間的內在關係的細節工作。

結果是支持“納米技術”重點項目,中國國家自然科學基金委,中國中國科學院和全國領先的研究和發展計劃等具體納米試點項目。





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