香港理工大学(PolyU)的研究人员利用有机太阳能电池(OSCs)(也称为聚合物太阳能电池)实现了19.31%的突破性功率转换效率(PCE)。这种卓越的二元OSC效率将有助于提高这些先进太阳能装置的应用。
PCE是对给定太阳辐射产生的功率的测量，被认为是光伏发电(pv)或太阳能电池板性能的重要基准。理大的研究人员在光活性层中分别有一个供体和一个受体，他们的效率提高了19%以上，创造了二元osc的记录。
在理大能源转换技术讲座教授李刚及可再生能源讲座教授钟士仁爵士的带领下，研究小组利用1,3,5-三氯苯作为结晶调节剂，发明了一种新的盐碳形态调节技术。这种新技术提高了OSC的效率和稳定性。
该团队开发了一种非单调中间态操纵(ISM)策略来操纵体积异质结(BHJ) OSC形态，同时优化非富勒烯OSC的结晶动力学和能量损失。与使用传统溶剂添加剂的策略不同，该策略基于膜中过度的分子聚集，ISM策略促进了更有序的分子堆积和有利的分子聚集的形成。结果，PCE大大增加，减少了不希望的非辐射复合损失。值得注意的是，非辐射复合降低了光的产生效率，增加了热损失。
该研究小组的研究结果发表在《自然通讯》上的《19.3%二元有机太阳能电池和由非单调中间态转变实现的低非辐射重组》中。将太阳能转化为电能是实现可持续环境的一项基本技术。虽然OSCs是一种很有前途的设备，可以经济有效地利用太阳能，但如果要在实际应用中广泛使用，则必须提高其效率。
李教授说:“研究中的挑战来自现有的基于添加剂的基准形貌控制方法，这些方法存在非辐射重组损失，从而降低了由于过度聚集而导致的开路电压。”研究小组花了大约两年的时间设计了一种非单调的ISM策略，以提高OSC效率并降低非辐射复合损失。这项研究的发表有望激发OSC研究。
李教授说:“这项新发现将使OSC研究成为一个令人兴奋的领域，这可能会在便携式电子和建筑集成光伏等应用中创造巨大的机会。”当低成本单结OSCs可以实现超过20%的PCE，以及更稳定的性能和其他独特优势(如灵活性，透明度，可拉伸性，低重量和可调颜色)时，新的大门将打开。
自2014年以来，李教授连续9年被评为高被引研究员，这证明了他对全球研究的重大影响。自2005年以来，他对聚合物太阳能电池的研究做出了开创性的贡献，为可打印太阳能的发展带来了可持续的影响，并得到了全球的认可。
李教授说:“最新的研究显示，在PCE超过19%的二元盐态化合物中，非辐射复合损失为0.168 eV，创历史新低。对于我在过去二十年中对osc进行的长期研究来说，这是一个非常令人鼓舞的结果。我们已经实现了更好的OSC效率，这将有助于加速太阳能的应用。”
更多信息:付杰豪等，19.31%二元有机太阳能电池和非单调中间态跃迁实现的低非辐射重组，Nature Communications(2023)。DOI: 10.1038/s41467-023-37526-5期刊信息:Nature Communications
由香港理工大学提供 引用:研究人员利用有机太阳能电池实现创纪录的19.31%的效率(2023年，5月29日)，2023年5月29日检索自https://techxplore.com/news/2023-05-efficiency-solar-cells.html 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。
