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  聚合物太陽(yáng)能電池可以利用溶液旋涂、卷對(duì)卷和噴墨印刷等低成本制造技術(shù)，有望大大降低太陽(yáng)能電池的制造成本。近年來(lái)雖然聚合物太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破10%，但是大部分聚合物都是基于苯并二噻吩構(gòu)筑單元。為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽(yáng)能電池效率的進(jìn)一步突破，人們急需基于新設(shè)計(jì)策略和新構(gòu)筑單元的太陽(yáng)能電池材料。

  在國(guó)家杰出青年基金、中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新國(guó)際團(tuán)隊(duì)的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭慶東課題組首次將不對(duì)稱茚并噻吩作為構(gòu)筑單元用于系列新型聚合物太陽(yáng)能電池材料的設(shè)計(jì)與合成。基于所合成的聚合物材料，該團(tuán)隊(duì)成功制備了9.14%的高轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池。另外在無(wú)添加劑的條件下，實(shí)現(xiàn)了近1V的高開路電壓太陽(yáng)能電池。相關(guān)結(jié)果近期作為VIP文章在線發(fā)表在Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.201505957)。該工作拓寬了聚合物太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的給電子構(gòu)筑單元的選擇范圍：從對(duì)稱的苯并二噻吩拓展到不對(duì)稱茚并噻吩構(gòu)筑單元。與含苯并二噻吩的聚合物材料相比，基于茚并噻吩的聚合物材料將具有更寬的帶隙和更深的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級(jí)，因此更適合作為短波段吸收太陽(yáng)能電池材料用于高開路電壓高效率疊層太陽(yáng)能電池的制備。

  此前，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)溶膠凝膠法構(gòu)筑了ZnMgO電子傳輸層材料并利用該類新型三元寬帶隙半導(dǎo)體界面材料，成功實(shí)現(xiàn)了兼具高效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的有機(jī)太陽(yáng)能電池(Advanced Energy Materials, 2016, 6, 1501493），該研究為低成本、高效率、長(zhǎng)壽命有機(jī)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供了重要思路。另外該團(tuán)隊(duì)還受邀在Advanced Science (2016, DOI: 10.1002/advs.201500362)撰寫了一篇關(guān)于有機(jī)太陽(yáng)能電池的界面材料研究的綜述。在該綜述論文中，鄭慶東課題組結(jié)合該團(tuán)隊(duì)的研究工作，全面介紹了常規(guī)和倒置型單節(jié)及疊層有機(jī)太陽(yáng)能電池的各類界面層材料，系統(tǒng)闡述了這一研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展。該工作將幫助研究人員了解這一新興領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，加深國(guó)內(nèi)外同行對(duì)有機(jī)光伏界面科學(xué)的認(rèn)識(shí)。