侯剑辉课题组在高效室内光有机光伏电池方面取得重要进展

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有机光伏电池具有质量轻、柔性、吸收光谱可调等优势，在室内光应用中展现出巨大的应用潜力。近几年，有机光伏电池在室内光下的光伏性能不断提高，但有机半导体材料较大的能量无序度将导致更宽的态密度分布，严重限制了器件在弱光环境下的开路电压和能量转换效率，使其在实际应用中面临严峻挑战。通过聚光技术，增大入射光通量可以有效抑制能量无序度对有机光伏电池室内光性能的影响，但有机光伏电池在聚光环境中的光伏性能和器件稳定性此前较少被报道。

聚室内光有机光伏电池兼具高性能、高稳定性、易加工性和低成本特点

　　在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，化学所高分子物理与化学实验室侯剑辉课题组基于三种经典的活性层体系（PBDB-TF:Y6，PB2:FCC-Cl和PTB7-Th:PC71BM）深入研究了能量无序度对弱光环境下有机光伏电池性能的影响，以及聚光环境中有机光伏电池的光伏特性。他们证明了聚室内光可以有效抑制能量无序度的不利影响，同时提高器件的开路电压和填充因子，实现更高的光伏效率。其中，基于PB2:FCC-Cl的器件在500 lux光照下具有29.0%的光伏效率；当聚光至20000 lux时，该器件可实现33.0%的光伏效率，是所知相同条件下最高的室内光性能。同时，由于室内光的照明条件更加温和，所有器件在聚室内光下均表现出优异的稳定性。其中，PBDB-TF:Y6体系具有最稳定的形貌特征，其器件在聚室内光下的拟合T80寿命（效率衰减至初始值的80%需要的时间）超过30000小时。此外，基于聚光的方式，由刮涂法制备的0.25 cm2的器件相比500 lux下的10 cm2大面积器件可实现更高的光伏效率和输出功率。结合光波导聚光技术，他们证明了聚光有机光伏电池能够兼具更低的制备难度和生产成本，在室内光应用中展现出巨大的发展前景。相关成果近期发表在Joule期刊上 （Joule, 2023, DOI: 10.1016/j.joule.2023.04.003 ），论文第一作者为博士生王文璇，通讯作者为化学所崔勇副研究员。
       文章来源：化学所
       侯剑辉博士2006年在中国科学院化学研究所获得物理化学专业的博士学位，曾入选中科院"百人计划"择优支持及中科院化学所"引进国外杰出青年人才计划"，并获得国家杰出青年科学基金资助。2006年底进入加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）的Prof. Yang Yang课题组开始为期两年的博士后研究工作。2008年，作为高级研究员加入美国Solarmer Energy Inc.公司，担任研发部门的主管（Director of Research）；于2009年底开始，兼任该公司在北京的分支（朔纶有机光电有限公司，Solarmer Materials Inc.）的首席技术官（Chief Technology Officer）。2010年10月，加入中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室，成立课题组，开展聚合物太阳能电池相关的研究工作。2011年5月，被北京科技大学化学系聘为兼职教授/博导。