有機(jī)太陽能電池材料獲突破

中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所承擔(dān)的新型高效有機(jī)太陽電池研究項(xiàng)目，日前通過了由中科院前沿科學(xué)與教育局組織的專家驗(yàn)收。專家組認(rèn)為，該項(xiàng)目在高性能光伏聚合物的設(shè)計(jì)合成、新型受體和界面材料的合成以及高效光敏薄膜與大面積器件制備技術(shù)等方面取得重要進(jìn)展，為批量化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

長春應(yīng)化所與中科院化學(xué)研究所、中科院青島生物能源與過程研究所圍繞國家重大需求，在中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目支持下，于2010年 5月共同開展了新型高效有機(jī)太陽電池的項(xiàng)目攻關(guān)。經(jīng)過近4年的不懈努力，他們合成出了多種具有強(qiáng)和寬吸收、高空穴遷移率(最高達(dá) 1.1×10-2cm2/V/s)的新型聚合物給體光伏材料，基于該材料的實(shí)驗(yàn)室小面積(0.04~0.1cm2)光伏器件在模擬太陽光下能量轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)8.79%;設(shè)計(jì)合成了多種具有不同官能基團(tuán)和加成位置的富勒烯衍生物，和若干種聚合物型、小分子型和金屬氧化物型界面材料，并在器件中獲得應(yīng)用;突破電池尺寸放大時(shí)效率下降太快的問題，實(shí)現(xiàn)了電池尺寸和長寬比的控制，通過對電子墨水和器件光敏層后處理工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，獲得了單塊面積 10.2cm2，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.14%的單節(jié)電池，由此制備的面積為46.9cm2的電池模組轉(zhuǎn)化效率達(dá)3.12%，為更大面積的模組制備鋪平了道路。

該項(xiàng)目申請中國發(fā)明專利16項(xiàng)，授權(quán)8項(xiàng)，發(fā)表SCI收入論文106篇，并培養(yǎng)和建立了一支在該領(lǐng)域具有核心競爭力的優(yōu)秀隊(duì)伍。

據(jù)了解，新型高性能有機(jī)太陽能電池因重量輕、柔性好、可濕法加工、易于大面積化而廣受關(guān)注。其中，設(shè)計(jì)合成新型共軛聚合物材料和優(yōu)化光敏層形貌是提高器件性能的重要途徑。小面積電池器件通常采用旋涂工藝制備，然而這種工藝無法制備大面積電池模塊及模組，研發(fā)適合大面積生產(chǎn)的溶液制備工藝十分必要。