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  華南理工大學(xué)曹鏞院士團(tuán)隊(duì)基于自主研發(fā)的酰亞胺功能化苯并三唑?qū)拵毒酆衔铮?strong>首次制備了能量轉(zhuǎn)換效率超過16%的單節(jié)二元有機(jī)太陽(yáng)電池。

  有機(jī)太陽(yáng)電池可通過調(diào)節(jié)有機(jī)半導(dǎo)體材料的分子結(jié)構(gòu)滿足不同方面的功能需求，且最終產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)便攜式、多樣化應(yīng)用，近年來受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。新型有機(jī)光活性材料（包括電子給體和電子受體）的設(shè)計(jì)與匹配對(duì)于有機(jī)太陽(yáng)電池的能量轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要。對(duì)于電子給體材料而言，較深的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級(jí)有利于開路電壓的提升。然而，當(dāng)將這種給體與HOMO能級(jí)更淺的受體匹配時(shí)，會(huì)增加電荷分離的難度。更重要的是，用于增強(qiáng)受體吸光能力的化學(xué)策略通常會(huì)導(dǎo)致分子聚集能力同步增強(qiáng)，從而影響光活性層的相分離可控性。因此，為了平衡光伏參數(shù)，提高能量轉(zhuǎn)換效率，給體-受體組合應(yīng)同時(shí)滿足吸收光譜互補(bǔ)、電學(xué)能級(jí)匹配、薄膜形貌可控等條件。

  最近，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曹鏞院士團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的基于酰亞胺功能化苯并三唑（TzBI）的寬帶隙聚合物給體P2F-EHp與非富勒烯受體材料BTPT-4F和BTPTT-4F（或稱為Y6）匹配，在吸收互補(bǔ)和能級(jí)匹配的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步的薄膜形貌精細(xì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了超過16%的能量轉(zhuǎn)換效率，這是文獻(xiàn)報(bào)道中單節(jié)有機(jī)太陽(yáng)電池的最高轉(zhuǎn)換效率記錄，展示了PTzBI類聚合物給體的巨大應(yīng)用潛力。論文第一作者為華南理工大學(xué)樊寶兵、張荻非、李美靜，通訊作者為黃飛教授和應(yīng)磊研究員。

  該研究結(jié)果以“Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells”為題在線發(fā)表于SCIENCE CHINA Chemistry。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11426-019-9457-5