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  華南理工大學曹鏞院士團隊基于自主研發(fā)的酰亞胺功能化苯并三唑寬帶隙聚合物，首次制備了能量轉換效率超過16%的單節(jié)二元有機太陽電池。

  有機太陽電池可通過調節(jié)有機半導體材料的分子結構滿足不同方面的功能需求，且最終產品可實現(xiàn)便攜式、多樣化應用，近年來受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。新型有機光活性材料（包括電子給體和電子受體）的設計與匹配對于有機太陽電池的能量轉換效率至關重要。對于電子給體材料而言，較深的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級有利于開路電壓的提升。然而，當將這種給體與HOMO能級更淺的受體匹配時，會增加電荷分離的難度。更重要的是，用于增強受體吸光能力的化學策略通常會導致分子聚集能力同步增強，從而影響光活性層的相分離可控性。因此，為了平衡光伏參數(shù)，提高能量轉換效率，給體-受體組合應同時滿足吸收光譜互補、電學能級匹配、薄膜形貌可控等條件。

  最近，華南理工大學發(fā)光材料與器件國家重點實驗室曹鏞院士團隊自主開發(fā)的基于酰亞胺功能化苯并三唑（TzBI）的寬帶隙聚合物給體P2F-EHp與非富勒烯受體材料BTPT-4F和BTPTT-4F（或稱為Y6）匹配，在吸收互補和能級匹配的基礎上，通過進一步的薄膜形貌精細優(yōu)化，實現(xiàn)了超過16%的能量轉換效率，這是文獻報道中單節(jié)有機太陽電池的最高轉換效率記錄，展示了PTzBI類聚合物給體的巨大應用潛力。論文第一作者為華南理工大學樊寶兵、張荻非、李美靜，通訊作者為黃飛教授和應磊研究員。

  該研究結果以“Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells”為題在線發(fā)表于SCIENCE CHINA Chemistry。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11426-019-9457-5