我國學者以TzBI共軛聚合物為原料研制高效太陽能電池

　　在國家自然科學基金項目（項目編號：91633301、21520102006、21822505）等資助下，我國學者在聚合物太陽能電池研究中取得重要進展。研究成果以“Fine-tuning of the Chemical Structure of Photoactive Materials for Highly Efficient Organic Photovoltaics”（精確調節光伏材料化學結構實現高效有機光伏器件）為題，于2018年10月22日發表在Nature Energy（《自然?能源》）上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41560-018-0263-4

圖1. 聚合物電子給體分子結構、聚合物太陽能器件光伏特性曲線、器件光照壽命測試和電池樣機

　　聚合物太陽能電池具有制備成本低、光電特性易調節、可實現半透明以及可制成大面積柔性器件的優點，具有潛在的應用前景，近年來成為國內外研究的熱點。華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室研究人員已發展了一系列基于酰亞胺功能化的苯并三唑（TzBI）共軛聚合物，成功制備了光電轉換效率超過10%的單節全聚合物太陽能電池、以及效率超過11%的疊層全聚合物太陽能電池，所取得的系列研究成果多次成為當時國際上最好的成果之一。

　　最近，該實驗室的黃飛教授和應磊研究員與德國埃爾朗根-紐倫堡大學的李寧博士合作，通過設計聚合物給體材料，實現了面積為1cm2（實驗室原型器件面積一般為0.05cm2）聚合物太陽能電池的認證光伏效率超過12%，且該器件具有優異的長時間性能穩定性。這一研究從聚合物給體材料的化學結構微調控著手，通過發展新型TzBI聚合物電子給體，與非富勒烯電子受體匹配制備太陽能電池，研究了這類聚合物光伏材料的分子結構精細調控對太陽能電池的光學、電學、聚集特性、以及開路電壓損失的影響機制，為合理設計有機聚合物光伏材料實現高效光電轉換效率提供了新思路。這一研究結果對于聚合物太陽能電池的實際應用具有重要意義。