溶液法层层加工的有机小分子太阳能电池填充因子达0.75

来自北京大学工学院的占肖卫教授及其合作者设计合成了一种含苯并二噻吩的齐聚噻吩化合物(BDT-3T-CA)。这种化合物具有良好的热稳定性、较宽的吸收光谱、一定的结晶性、较高的空穴迁移率及合适的电子能级,是理想的有机光伏电子给体材料。基于这种材料,采用溶液层层加工的方法,制备了填充因子高达0.75的有机小分子太阳能电池。

近十年来,由于低成本、柔性、重量轻、可大面积制备等优点,溶液加工的有机太阳能电池得到了广泛的关注和快速的发展。以聚合物为活性层的有机太阳能电池光电转化效率已经达到9-10%。相比聚合物材料,有机小分子材料具有明确的分子结构、确定的分子量、容易提纯等优点,因此越来越多的研究人员开始关注有机小分子太阳能电池。迄今为止,有机小分子电池效率普遍低于聚合物电池,特别是器件的填充因子较低(通常低于0.60)。

双层异质结太阳能电池容易获得较高的填充因子,但绝大多数此类器件需要真空蒸镀活性层,从而限制了其大面积制备的可能性。溶液法制备双层有机太阳能器件的报道很少。

研究人员利用分子结构优化,设计合成了具有选择溶解性的有机小分子光伏材料BDT-3T-CA,利用溶液法层层加工得到了优异性能的太阳能电池器件,其填充因子高达0.75,是有机小分子太阳能电池的最高值。