北理工在有机太阳能电池构筑及性能优化方面取

近日，北京理工大学化学化工学院研究生蒋梦云在国际顶级期刊Energy Environmental发表题为“Rational compatible in a ternary matrix enable all-small-molecule Organic” & Science (IF: 38.5) 为第一作者。 “太阳能电池效率超过16%”研究论文，该论文被选为该杂志2021年第7期封面。北京理工大学为第一通讯单位。特约研究员安桥石、北京理工大学王金良教授、北京交通大学张福军教授为共同通讯作者。教师学术创业项目等项目资助及北京理工大学分析测试中心支持。

环境污染和能源危机是当今世界面临的两大问题。开发利用高效清洁能源是国家能源战略中急需解决的重大科学问题，也是我国实现可持续发展的重要举措。有机太阳能电池（OSCs）是一种潜在的绿色光电转换技术。具有原料丰富、质轻、柔韧、半透明、色彩鲜艳、大面积制备等优点。已成为新能源领域最先进的技术。充满生机和活力的研究前沿之一。 OSCs的独特优势为其商业应用提供了广阔的空间，有助于实现与其他类型太阳能电池的互补性，填补了光伏市场在柔性和半透明器件方面的空白。由于小分子材料具有结构简单清晰、易合成、易纯化、批量稳定性好等优点，所有小分子OSCs都有成为最适合产业化的光伏器件的潜力。

为了制备高效的全小分子器件，研究人员选择了三种类型的小分子具有合理兼容性的设备。分子材料B1、BO-4Cl和Y7用作器件的活性层。受体分子Y7与BO-4Cl的相容性最好，而供体B1与受体Y7的相容性最差。在混合膜中，两种受主分子倾向于形成类似合金的状态。通过调节两种受体材料的比例，可以有效改善有源层的分子排列、结晶度和尺寸，从而促进电荷的转移和收集。 B1和Y7分子之间较大的相互作用力可以优化受体的相分离，提高激子的解离效率。当受体中Y7的含量为10%时，器件的最佳效率达到16.28%，是目前所有小分子OSC的最高值。

基于聚合物双供体 S3 和 PM6，研究人员设计并制备了一种效率更高的三元小于 17.5% 对于 OSC，器件效率的提高主要是由于其短路电流、开路电压和填充因子的同时提高。双施主材料具有互补的吸收光谱和更好的相容性，有利于改善有源层的光子俘获和形貌，从而提高器件的短路电流和填充因子。此外，与PM6相比，S3具有更高的HOMO能级，有助于降低三分量器件的非辐射能量损失，从而提高器件的开路电压。本文为利用双供体分子制备高效三元 OSCs 提供了一种新策略。

双供体协同助力高效三元有机太阳能电池

论文发表在Energy Environmental & Science 2020第12期，论文题目是“两个相容的聚合物供体协同贡献三元有机太阳能电池，效率为17.53%”。北京理工大学为第一通讯单位，北京理工大学特聘研究员石安桥为第一作者和通讯作者，南方科技大学孙惠良副研究员为共同通讯作者。该论文自发表以来已被引用34次，被选为最新一期ESI热点和高被引论文。该研究得到了国家自然科学基金、北京理工大学青年教师学术创业计划等项目以及北京理工大学分析测试中心的资助。

来源：北京理工大学

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