近日，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院物質(zhì)創(chuàng)制與能量轉(zhuǎn)換科學(xué)研究中心教授高珂在有機光伏電池的分子晶態(tài)與雙生載流子途徑等機理研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》《 大分子快訊》。

有機光伏電池(OPV)具有低成本、質(zhì)輕、柔性、大面積印刷制備等優(yōu)點，是當(dāng)前新能源研究領(lǐng)域的熱點之一。高珂研究了非富勒烯受體分子在“單晶-純膜-共混膜”的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與排列規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在非富勒烯受體(NFA)較強的自發(fā)載流子形成現(xiàn)象，總結(jié)了有機薄膜光伏電池雙生載流子途徑。第一個途徑是NFA相自發(fā)光生載流子；第二個途徑是界面CT態(tài)解離激子產(chǎn)生載流子。雙通道機理是非富勒烯受體光吸收和能級優(yōu)勢外另一個重要的優(yōu)點，它們共同造就了非富勒烯受體材料在有機光伏電池中的成功。

該工作深入探索了NFA分子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與自組裝過程，揭示了非富勒烯有機光伏電池雙通道載流子形成機制。這些結(jié)果對有機光伏材料結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)換過程提供了新的認(rèn)知。

此外，高珂課題組在低成本“工業(yè)級”富勒烯同時提升OPV效率和機械性能研究方面取得新進(jìn)展。該工作為同時提高器件能量轉(zhuǎn)換效率和機械性能提供了一種簡單且經(jīng)濟(jì)的全新思路，對柔性或者可拉伸有機太陽能電池的進(jìn)一步發(fā)展提供了有益參考。

上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東大學(xué)基礎(chǔ)研究基金等多個項目資助，并獲得了來自上海交通大學(xué)、香港城市大學(xué)、香港科技大學(xué)、天津大學(xué)、蘇州納米所等多個合作團(tuán)隊的支持。

作者：廖洋 車慧卿 來源：中國科學(xué)報 責(zé)任編輯：jianping