Solar RRL:三元策略实现功能多样的有机太阳能电池

在清洁能源领域,有机太阳能电池因为其柔性、廉价、可卷对卷溶液加工(R2R)等优势受到越来越多的关注。近年来,科研人员通过采取包括新型材料设计,器件结构优化以及界面工程等诸多手段,使有机光伏领域得到了迅速的发展。目前,单节有机光伏器件的能量转换效率已经超过15%,叠层有机光伏器件的能量转换效率更是超过了17%。但有机光伏器件在实际生产和应用中依然面临着较大的挑战。实际应用中不仅要求有机光伏器件具有较高的能量转换效率,同时也需要具备一些其他特征:有机光伏器件的大规模溶液加工所要求的大厚度的活性层(大多数有机太阳能电池的光活性层仍局限在80-120 nm);实际应用中的较好的稳定性(包括热稳定性、水、氧稳定性以及机械稳定性等)。此外,我们也需要有机光伏器件具有一些的其他独特的性质(半透明、多色彩等特征),以实现在可发电窗户上等领域的应用。如何实现具有多样化优势的有机太阳能器件一直是的研究热点和难点。一般获得具有不同特征的有机光伏器件需要研究人员针对性的采取相应的策略。有趣的是,通过简单的三元策略,有机光伏器件便可被赋予功能多样的优异性能。不仅如此,三元有机太阳能电池还具有拓宽吸收窗口、调控形貌,制作工艺简单等优点。

山东大学物理学院郝晓涛教授课题组系统分类总结了过去几年里通过三元策略实现的具有各种优异性能的有机光伏器件的案列。在综述中,郝晓涛教授团队呈现出如何通过三元策略实现高性能、大厚度、高稳定性、半透明等新型有机光伏器件,并详细的讨论了这些途径中所伴随的微纳形貌以及物理过程的变化。最后文章总结并展望了三元有机光伏的存在问题以及发展方向。

此综述表明,通过选择合适第三元材料构筑三元共混体系,可以有目的的实现具有各种所需的独特性能的有机光伏器件,这为制备高性能有机太阳能电池器件以及其今后的产业化提供了新思路。相关工作以封面的形式发表在Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.201800263)上,第一作者为山东大学博士生毕鹏青,通讯作者为山东大学郝晓涛教授。

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