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中南大學(xué)鄒應(yīng)萍教授課題組在有機(jī)太陽能電池研究上再次取得新進(jìn)展
2019-03-22  來源:中國聚合物網(wǎng)

  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(jī)太陽能電池研究的最新進(jìn)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(diǎn)的有機(jī)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(jī)太陽能電池的發(fā)展過程中,活性層材料的研發(fā)對(duì)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(jì)策略,通過化學(xué)合成手段將經(jīng)典有機(jī)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(jī)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(jí)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(jìn)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(tuán)隊(duì)進(jìn)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(jìn)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(bǔ)了苯并噻二唑基非富勒烯受體的高效應(yīng)用實(shí)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(jí)博士生袁俊、2016級(jí)碩士生張?jiān)茝?qiáng)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

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