Solar RRL:熠熠光辉–有机太阳能电池

2017年,Karlsruhe Institute of Technology在德国汉诺威工业博览会上展出了他们的太阳能眼镜,半透明的有机太阳能电池被用作镜片,并为温度、亮度的检测提供能源,让人们看到了有机太阳能电池进入消费级市场的希望。除了电子领域外,有机太阳能电池在建筑领域也有应用的潜能。传统的硅基太阳能电池,因为其重量较大且不透明的特点,必须在集中的太阳能发电场地或坚实的楼宇屋顶上才能铺设。而有机太阳能电池因为其半透明、质轻的特点,为其在建筑领域的应用提供了设计上的多样性,例如可以直接用作建筑的玻璃幕墙,为楼宇供暖提供电力。

从有机半导体中电荷载流子动力学的基本概念,到实验室中光电转换效率超过17%的设备和首次实现的集电装置,有机太阳能电池已经走了很长一段路。然而,经过学术界和工业界二十多年的研究,伴随着该领域科研经费的减少和新兴崛起的钙钛矿太阳能电池,如今人们对有机太阳能电池的研究热度极具衰退。但是,在人们将视线移开的同时,该领域内一些重要的突破正在发生,例如高性能非富勒烯受体(NFA)等,为有机太阳能电池提供了更高的光电转化效率、更好的器件稳定性以及大规模、环境友好的制造技术,使其更接近市场化应用。

近日,来自Karlsruhe Institute of Technology的Dr. A. Colsmann等,针对有机太阳能电池发表了综述文章,将其视为一项独特的技术,并重新调整一些技术目标,以便进行未来的有机光伏研究和应用探索,相关工作发表在Solar RRL(DOI:10.1002/solr.202000015)上。

对有机太阳能电池,目前主要存在着两种工艺,一种是利用溶液法进行光提取聚合物的沉积,另一种则通过真空蒸镀工艺进行小分子材料的沉积。在这篇综述中,作者主要对前者进行了讨论,但很多概念也可以应用在后者上,包括有机太阳能电池的性能发展概述、日益优化的器件稳定性、环境友好性以及大规模制备的可能性。