宁波资料地点高效率有机太阳能电池研讨中获得发展

近年来，有机太阳能电池(OSCs)因为具有质量轻、灵活性强、可溶液办法加工和适宜印刷出产等长处，被认为是具有广泛应用远景的新一代绿色能源技能。怎么提高OSCs器材的功率是该范畴的研讨要点。其间，“三元战略”是一种有用的办法，它可以一起使用不同类型资料的光谱呼应规模、电子迁移率和结晶性等优势来提高器材的光伏参数。但是，第三组分的参加也会对原有活性层的描摹、分子间相互作用等构成影响，因而，挑选适宜的第三组分是经过“三元战略”提高功率的要害。

近期，中国科学院宁波资料技能与工程研讨所研讨员葛子义团队在前期高功率和柔性有机太阳能电池研讨的基础上(Nature Photonics, 2015, 9, 520; Advanced Materials, 2018, 30, 1800075; Advanced Materials, 2019, 31, 201902210; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 2808.)，在高功率有机太阳能研讨中取得了新进展。该团队规划合成了新式苯基替代苯并二噻吩(BDT)为中心核的小分子给体，经过三元共混战略引进D18-Cl:Y6系统，取得单结刚性18.5%和柔性15.9%的功率，是现在揭露报导的单结刚性和柔性有机太阳能电池的最高功率之一。

该研讨中，研讨人员别离以二噻吩并噻咯(DTS)和环戊二噻吩(DTC)为π电子衔接单元，合成了小分子给体G19和G17。因为较长的C-Si键减小了位阻(C-Si vs C-C:1.87Å vs 1.53Å)，G19在In Plane方向上表现出很强的π-π堆积峰，展现出强的edge-on取向，G17则表现出各向同性的特色。经过三元战略掺入D18-Cl:Y6系统，根据G19的三元器材取得了18.53%的功率，G17的功率稍微下降至17.13%。高度有序的小分子给体客体G19的引进较好调控了薄膜的描摹，使得三元共混薄膜可以构成很强的π-π堆积，明显提高了OSCs的填充因子。与根据D18-Cl:Y6的二元器材比较，三元器材电流密度的添加可归因于光谱的互补吸收以及可以构成更好的异质结描摹，且客体的引进为电荷解离和提取供给了更多通道。一起，根据Ag NWs/PH1000/PET的柔性通明电极而制备的无ITO的器材PCE达15.9%，且具有较好的机械稳定性，在1000次接连循环曲折(曲折半径r=3 mm)后仍可以坚持初始PCE的93%。

相关研讨成果以Small Molecular Donor Guest Achieves Rigid 18.5% and Flexible 15.9% Efficiency Organic Photovoltaic via Fine-tuning Microstructure Morphology为题，宣布在Joule上。研讨工作取得国家杰出青年科学基金、国家要点研制方案、宁波市科技立异2025严重专项、中科院前沿科学研讨要点项目等的支撑。

（a）G17和G19的分子式；（b）G17和G19的GIWAXS表征；（c）D18-Cl:G19:Y6三元刚性和柔性器材的J-V曲线