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[材料资讯] 侯剑辉课题组:较大面积有机光伏材料与器件方面取得系列进展

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发表于 2020-3-4 16:54:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
有机光伏电池(OPV)具有重量轻、制作工艺简单、可通过低成本的印刷工艺制备大面积柔性器件等突出优点,表现出广阔的应用前景。随着光伏效率的大幅提升,OPV领域已经发展到由实验室向产业化转变的关键阶段。如何进一步推进光伏效率的提升,同时有针对性地解决大面积制备中面临的关键问题是目前研究的重点。
  在北京分子科学国家研究中心、国家自然科学基金委、科技部的支持下,中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室侯剑辉团队围绕大面积OPV电池关键材料和器件制备开展了系列研究。针对大面积加工工艺,研究了活性层和界面层([color=rgb(41, 102, 202) !important]Adv. Mater. 2018, 30,1704837; [color=rgb(41, 102, 202) !important]Adv. Mater. 2019, 31; 1903441; [color=rgb(41, 102, 202) !important]Joule 2019, 3, 1)的涂布加工方法对光伏性能的影响,采用涂布印刷方式制备的电池取得了优异的光伏效率([color=rgb(41, 102, 202) !important]Adv. Mater. 2019, 31, 1808356)。

刮刀涂布

刮刀涂布
  近期,该团队基于聚合物给体材料PBDB-T-2Cl和新型非富勒烯受体Y6组合,在300 nm活性层厚度的电池中获得了14.3%的光伏效率([color=rgb(41, 102, 202) !important]Sci. China Chem. 2020, 63, 21),证明该体系具有良好的膜厚耐受性,这对大面积涂布加工非常有利。通过对受体材料进行进一步端基修饰和烷基链优化,研究人员制备了具有较低能量损失和良好加工性能的BTP-4Cl-12;基于该材料,团队采用旋涂法制备的小面积(0.09 cm2)电池实现了高达17%的光伏效率。使用刮刀涂布法制备的1 cm2电池仍然能够保持15.5%的PCE,是同等较大面积OPV电池取得的最高结果,初步证明了这类高效率材料体系的应用潜力。相关研究工作发表在近期的National Science Review上,通讯作者是姚惠峰,第一作者是崔勇。


       文章来源:中国科学院化学研究所
       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。目前从事的研究方向主要包括:1)高效聚合物太阳能活性层材料的设计、合成和规模性生产;2)聚合物太阳能电池面板的生产工艺。在共轭聚合物给体光伏材料的设计和合成方面取得了多项创新性成果,尤其是在三类重要的高效给体光伏材料(具有共轭支链的两维共轭聚合物、基于苯并二噻吩(BDT)的共聚物和基于二噻吩噻咯(DTS)的D-A共聚物)方面开展了大量工作。在Nature Photonics, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., 等国际学术期刊发表SCI论文100余篇;SCI论文引用10000余次,申请10余项中国发明专利和美国/国际发明专利。

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