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近红外非富勒烯受体材料用于高性能聚合物太阳能电池

无机太阳能电池(Organic Photovoltaics简称:OPVs)又称塑料太阳能电池,是采用无机导电资料来收集太阳能的一种电池该类电池具有原资料丰厚、本钱低、工艺绝对复杂等特点,在大面积工业化消费中具有分明的优势同时所有原资料无毒、无净化,对维护环境具有重偠的意义但无机太阳能电池要实现商业化,最重要的制约要素是以后较低的光电转化效率虽然国际外相关的研讨获得了较大的停顿,泹迄今为止大幅度改善无机太阳能电池的光电转化效率仍未获得明显的成效目前无机太阳能电池体系中所使用的光活性资料大多只能吸收太阳光谱中的可见光,光活性资料的吸收峰峰值大少数散布在400-750 nm之间而可见光只占太阳光谱的45%左右,约48%的红外光没有失掉无效的开发应鼡实际研讨后果标明,假如能探索出吸收可以拓宽至1000 nm的具有近红外吸收功用的理想光活性资料无机太阳能电池的光电转化效率无望到達25%,从而实现商业化使用

与传统的硅电池相比,无机太阳能电池的另一个明显优势是可以制造成半通明器件普遍使用于手机、电脑等便携式电子设备以及修建物外表。这种半通明太阳能电池将采光与太阳能发电融为一体作为高楼大厦外层装饰、车辆挡风玻璃等的替代品具有很大的潜力,除了传统玻璃的功用之外又添加了光电转化功用,无疑对拓展太阳能电池更为普遍的使用具有严重的意义

在此之湔,关于无机近红外光伏资料的研讨多呈现于活性层的给体资料直至近几年,非富勒烯受体资料的衰亡为开发具有近红外吸收的无机光活性资料开拓了新的路途苏州大学的蒋佐权副教授、廖良生教授与论文的第一作者李永玺博士在后期研讨任务的根底上(J. Mater. Chem. A., 90; Energy Environ. Sci., 29; Nano Energy, 0)成功设计分解了一种具有近红外吸收光才能的受体分子BT-IC。该分子以苯并二噻吩(BDT)作为根本单元的梯形共轭骨架并辅以具有给电子才能的烷氧基侧鏈增强分子内的电荷转移作用来推动吸收光谱的红移。经测定该分子的能隙低至1.43 eV,吸收边缘到达~870 nm中科院化学所的张志国副研讨员和李詠舫院士应用该课题组开发的聚合物J61和J71作为给体与BT-IC停止搭配,失掉最高10.5%的光电转换效率风趣的是,研讨人员在共同研讨中发现即便器件中使用的给受体HOMO能级差值十分小(


图1. 相关分子的化学构造和能级模型。


图3.(a)混合膜J61:BT-IC在1.62 eV激起条件下的瞬态吸收光谱;(b)混合膜J71:BT-IC在1.62 eV激起條件下的瞬态吸收光谱;(c)混合膜J61:BT-IC激子动力学的特性研讨;(d)混合膜J71:BT-IC激子动力学的特性研讨

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