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化学所在有机光伏电池的室内光应用方面取得重要进展

发布时间:2019/9/27编辑:Ma Liang 人气:3854

     光伏电池的能量转换效率、寿命和成本是决定其是否具有应用价值的重要指标。由于传统晶硅电池在大规模发电方面具有巨大优势,因此新型光伏技术走向产业化,必须依据其技术特征寻求最具竞争力的应用方向。随着物联网的蓬勃发展,各类分布式微电子产品得到了广泛应用。传统晶硅电池无法满足电子产品的应用需求,其在室内光照条件下的光伏效率仅有2-6%,其主要原因是吸收光谱严重失配、且在低载流子密度下存在严重电荷复合效应。因此,领域内亟待发展可满足微电子产品应用需求的新型光伏电池。

最近,在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,化学所高分子物理与化学实验室侯?;?/span>研究团队深入研究并发展了有机光伏电池在室内光下的应用。该团队设计合成了新型非富勒烯受体IO-4Cl,与聚合物给体PBDB-TF混合,获得了吸收光谱与室内光源相匹配的光活性层。使用2700 KLED灯作为光源,在1000 lux辐照强度下,1 cm2电池的开路电压达到1.10V,实现了26.1%的能量转换效率。

研究结果证明该OPV电池在室内光下不仅具有高的光伏效率和优异的稳定性,而且对于串联电阻和活性层厚度不敏感。如:在室内光源连续照射1000小时后,电池仍保持其初始的光伏性能;使用大面积涂布方法制备的4 cm2电池依然可以实现23%以上的光伏效率。该团队与瑞典林雪平大学的高峰教授团队密切合作,揭示了这类电池在降低能量损失方面的独特优势,并对其极限效率进行了合理预测。结果表明,OPV电池在室内光下的极限光伏效率可达50%,这意味当前取得的光伏效率仍然存在巨大的提升空间。相关研究工作发表在近期的《Nature Energy》上(Nat. Energy, 2019, 4, 768https://doi.org/10.1038/s41560-019-0448-5)。通讯作者为侯?;匝芯吭焙透叻褰淌?,第一作者是崔勇博士。

a)光伏电池应用的决定因素。(b)荧光灯、LED灯和太阳的发射光谱。(cPBDB-TFIO-4Cl的吸收光谱(d)给体材料PBDB-TF和受体材料IO-4Cl制备的器件在室内光下的稳定性。(e)刮涂大面积器件的J-V曲线。(fLED灯下的效率预测图。


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