化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   新能源资讯   >  精准调控实现有机光伏效率新突破
精准调控实现有机光伏效率新突破
2016-11-03 08:51:08来源:元素商城

元素百科为您介绍精准调控实现有机光伏效率新突破。聚合物太阳能电池作为新兴的前沿研究领域,其能量转化效率的不断攀升主要得益于光活性层材料(包括电子给体与电子受体材料)的设计和开发。其中,通过分子结构的理性设计来调制材料的前线轨道能级是一种十分有效的提高器件开路电压的策略。近年,在中国科学院、国家自然科学基金委、北京市科委和中国科学院化学研究所的大力支持下,化学所高分子物理与化学国家重点实验室侯剑辉课题组研究人员对聚合物给体材料的能级调制进行了深入的研究。他们表示,通过降低给体材料的HOMO能级,可以实现相应光伏器件开路电压的提升,并最终获得更高的能量转化效率(Chem. Rev. 2016, 116, 7397-7457; Polym. Int. 2015, 64, 957-962)。

 精准调控实现有机光伏效率新突破.jpg

新型聚合物太阳能电池优势明显

相对于给体材料,对传统的富勒烯型受体进行化学修饰更为困难。但令人振奋的是,此前研究人员在非富勒烯型聚合物太阳能电池中实现了超过11%的能量转换效率(Sci. China Chem. 2016, DOI: 10.1007/s11426-016-0198-0),这个结果已经十分接近传统的富勒烯型太阳能电池的最高效率。此外,相对于富勒烯型器件,非富勒烯型器件具有更加优异的稳定性,因此进一步发展此类光伏器件势在必行。

聚合物太阳能电池研究新突破

得益于近年来对给体材料能级调控的成功实施,研究人员对于非富勒烯受体材料能级的精准调控展开研究。近期,他们首次通过在小分子受体的两端引入弱给电子基团实现了对于受体材料LUMO能级的精准调控(Adv.Mater. 2016, DOI: 10.1002/adma.201602776)。研究表明:通过在特定位点进行给电子基团的修饰可以在保证材料HOMO能级基本不变的情况下,LUMO能级实现十分有效的提升;而随着给电子性取代基引入数量的增加,材料的LUMO能级实现阶梯式的提高。因此,相应器件的开路电压从原先的0.90 V分别提升至0.94 V和0.97 V。更值得指出的是,由于取代基团较小的空间位阻,材料的堆积特性几乎未发生改变,理想的共混薄膜形貌得以保持。因此,以给体材料PBDB-T和受体材料IT-M构筑的非富勒烯型太阳能电池器件实现了效率的进一步突破,并取得了创纪录的12.05%的能量转换效率。该电池的效率通过了中国计量科学研究院的认证,并达到11.6%,这是目前公开认证最高效率的单结有机太阳电池。同时,该工作也展现出受体材料精准能级调制的重要性,这将极大地促进受体光伏材料的发展。

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂, 化学元素, 化学元素周期表, CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 材料及新材料 ,  光电材料  
相关专题: 能源
相关阅读:
●  汽车轻量化与轻质材料的应用
元素百科资讯频道:本文主要探讨汽车轻量化与轻质材料的应用。 能源和环境问题是当今人类社会面临的巨大挑战。为实现人类社会的可持续发展,对新一代汽车产品在安全、环保和节能方面提出了更为严格的要求。世界铝业协会的报告指出,汽车质量每减少10% ,燃油消耗可降低6% ~8%。因此,汽车轻量化对于节约能源、减少排放、实现可持续发展战略具有十分积极的意义。 新材料的应用是实现汽车轻量化的主要途径之......
●  日本研究团队发现:TiN纳米颗粒实现太阳能利用新突破
元素百科为您介绍:日本研究团队发现TiN纳米颗粒实现太阳能利用新突破。近日,日本国立研究所材料纳米构造中心纳米系统光子学组研究团队通过数值计算发现,过渡金属氮化物和碳化物纳米颗粒能有效吸收阳光。同时实验证实,当氮化物纳米颗粒分散于水中时,会迅速提升水温。通过有效利用阳光,这些纳米颗粒可能被应用于水的加热和蒸馏。 纳米颗粒吸收阳光水和空气加热占家庭能源消耗的55%。如果阳光可以高效地转化为......
●  美国研究人员做出最薄石墨烯“折纸”
元素百科为您介绍:一种古代工艺刚刚获得了极其现代的更新。如今,研究人员能将石墨烯叠成折纸的形状。此项技术能被用于建造像纳米机器人、柔性电路一样的三维微小结构。 石墨烯可“折纸”石墨烯以其多样的“非凡特性”受到青睐——它是迄今研究过的最坚硬的材料,也是强大的导电体。研究人员正利用折纸技术,将石墨烯弯曲成不同形状。不过,来自美国纽约康奈尔大学的Itai Cohen表示,时至今日还没有人在单个......

您确定要从购物车中移除吗???