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  近年來(lái)，非富勒烯受體材料的發(fā)展使得有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究取得了新的突破性進(jìn)展，光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)18%。目前，有機(jī)太陽(yáng)能電池已經(jīng)能夠輕易實(shí)現(xiàn)高開(kāi)路電壓（V_oc）和短路電流（J_sc）。相比較而言，填充因子（FF）則成為限制其光電轉(zhuǎn)換性能的關(guān)鍵因素，只有極少數(shù)有機(jī)太陽(yáng)能電池的FF能夠超過(guò)80%。有機(jī)太陽(yáng)能電池較低的填充因子源于活性層內(nèi)部較低的電荷提取能力與較高的電荷復(fù)合。因此尋找促進(jìn)電荷提取和抑制電荷復(fù)合的有效手段是進(jìn)一步提升其光電轉(zhuǎn)換性能的關(guān)鍵。

  近期，四川大學(xué)彭強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在非富勒烯聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池研究方面取得新進(jìn)展，通過(guò)非富勒烯受體小分子設(shè)計(jì)、三元器件工藝以及引入揮發(fā)性固體添加劑對(duì)器件的活性層進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，促進(jìn)了器件的電荷提取、抑制了電荷復(fù)合，使得單節(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率獲得19.05%的新紀(jì)錄。相關(guān)成果以標(biāo)題為“Realizing 19.05% Efficiency Polymer Solar Cells by Progressively Improving Charge Extraction and Suppressing Charge Recombination”發(fā)表在《Advanced Materials》（Adv. Mater.2022, DOI: 10.1002/adma.202109516）上。四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院研究生崇凱恩為論文第一作者。此研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等資助。

圖1（a）該工作所涉及到的給受體材料以及添加劑的分子結(jié)構(gòu)；（b）基于PTQ10給體以及不同比例受體BTP-FTh:IDIC器件的電流密度–電壓特性曲線；（c）在PTQ10:BTP-FTh:IDIC中加入不同含量添加劑DTT時(shí)器件的電流密度–電壓特性曲線；（d）文獻(xiàn)報(bào)道的基于PTQ10給體的聚合物太陽(yáng)能電池PCE-FF散點(diǎn)圖

  該工作是彭強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池給受體材料合成、界面工程以及太陽(yáng)能電池器件工藝研究的最新進(jìn)展之一。在過(guò)去的兩年里，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列的高性能給受體材料并成功運(yùn)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池當(dāng)中（Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1907570; ACS Energy Lett. 2020, 5, 2434; Chem. Mater. 2021, 33, 7396; ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 25214；ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 17760；Chem. Eng. J. 2021, 426, 131910；Nanoscale,2020, 12, 12928; J. Power Sources 2021, 499 229961等）。同時(shí)，他們發(fā)展了一系列的活性層形貌調(diào)控工藝，包括溶劑老化（延時(shí)處理）工藝（Energy Environ. Sci., 2020, 13,4381）、交叉異質(zhì)結(jié)形貌制備工藝（Adv. Funct. Mater. 2021, 2108797）、以及廣泛運(yùn)用的三元共混以及分子摻雜工藝（Chem. Mater. 2021, 33, 7396；ACS Energy Lett. 2020, 5, 2434；Energy Environ. Sci., 2020, 13, 4381）等。在界面工程上，開(kāi)發(fā)了基于水溶液制備以及低溫處理的高性能無(wú)機(jī)空穴傳輸層（Ang. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 22554.）等。這些研究成果極大地推動(dòng)了有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的發(fā)展。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202109516