最近，國際頂級學(xué)術(shù)期刊Nature Photonics以“Efficient
polymer solar cells employing a non-conjugated small-molecule electrolyte”為題，報道了中科院寧波材料所葛子義研究員領(lǐng)導(dǎo)的有機光電材料與器件團隊在有機太陽電池領(lǐng)域取得的重要研究進(jìn)展（Nature
Photonics, 2015, 9,
520–524. DOI: doi:10.1038/nphoton.2015.126）。
隨著能源和環(huán)境問題的日益凸顯，太陽能電池越來越受到各國政府的高度重視。其中，有機太陽電池因其質(zhì)輕、價廉、易于大面積制備成柔性電池等優(yōu)點，在便攜式電子設(shè)備、光伏建筑一體化和軍事等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，成為太陽電池研究領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，歐美日等發(fā)達(dá)國家均已投入大量的人力和財力，開展了一系列國際領(lǐng)先的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。
對于有機太陽電池而言，界面修飾層對器件性能起著極為重要的作用，它不僅可以優(yōu)化活性層吸收和調(diào)節(jié)其光場分布，而且還能夠調(diào)節(jié)電極的電荷收集勢壘，實現(xiàn)光生載流子的有效傳輸，是提高有機太陽電池效率和穩(wěn)定性的關(guān)鍵核心技術(shù)。目前廣泛使用的傳統(tǒng)金屬或化合物界面材料如Ca、Mg和LiF等，空氣穩(wěn)定性差，且需通過蒸鍍、濺射方法成膜、能耗高，不利于有機太陽電池的低成本大面積制備。為突破這一缺陷，目前國際上開發(fā)了一些可濕法成膜的有機共軛聚合物如聚芴類界面材料，雖然能夠有效提高器件效率，但是這類材料合成復(fù)雜、價格昂貴，難以在有機太陽電池領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。如何實現(xiàn)高效、低成本的有機太陽電池界面調(diào)控一直是科研界關(guān)注的重點。
考慮到有機太陽電池的商業(yè)化應(yīng)用對低成本大面積化的迫切需求，葛子義研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在前期大量研究工作的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的開發(fā)了一種制備工藝簡單、價格低廉、可用醇類溶劑濕法加工的有機非共軛小分子作為有機太陽電池的陰極界面。團隊成員歐陽新華、彭瑞祥等利用這類材料對有機太陽電池器件界面和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，把單結(jié)正型聚合物太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高至10.02%，突破了單結(jié)有機太陽電池10%的效率瓶頸，同目前廣泛使用的金屬界面相比，電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了近25%，也明顯優(yōu)于有機共軛類界面材料。相關(guān)結(jié)果經(jīng)過國家光伏質(zhì)檢中心的認(rèn)證，是公開認(rèn)證最高效率的單結(jié)有機太陽電池之一，得到了Nature Photonics審稿人的高度評價，認(rèn)為該研究成果“對于聚合物太陽電池有非常重要的貢獻(xiàn)”，這項成果有望促進(jìn)有機太陽電池的低成本、大面積化制備，加快推進(jìn)有機太陽電池的商業(yè)化進(jìn)程。