引入高性能非富勒烯有机太阳能电池

2019-10-14 17:31:29

有机太阳能电池(OSC)已将其效率提高到10%以上,以达到可行的商业化水平。然而,光敏层厚度的增加导致较低的效率水平,因此带来了非常复杂的制造过程。

由UNIST的能源与化学工程学院的Yang Changduk Yang教授及其研究团队领导的研究小组介绍了一种新颖的方法,可以解决与OSC中光敏层厚度相关的问题。

在这项研究中,研究小组成功地通过在光敏层中使用非丰满受体(IDIC)在有机太阳能电池中获得了12.01%的效率。此外,即使最大测量厚度在300 nm范围内,新的光敏层仍保持其初始效率。这将有助于加速设计过程以及OSC的进一步商业化。

杨教授说:“现有OSC中的光敏层非常薄(100 nm),因此不可能通过大面积印刷工艺来处理它们。” “即使最大测量厚度在300 nm范围内,新的光敏层仍能保持其初始效率。”

常规的太阳能电池是由硅(Si)半导体制成的无机太阳能电池。尽管这些太阳能电池高效且稳定,但它们不灵活且价格昂贵,因此难以生产。因此,近年来,作为下一代太阳能电池的有希望的候选者,轻质有机太阳能电池(OSC)和钙钛矿太阳能电池受到了广泛的关注。

尽管OSC确实具有很高的稳定性和可重复性,但OSC的效率水平却不如钙钛矿太阳能电池高。在这项研究中,Yang教授解决了与OSC中光敏层的厚度有关的问题,从而向实现大面积印刷工艺迈进了一步。

太阳能电池中使用的光敏层将太阳能转换为电能。当这些层暴露在阳光下时,激发的电子从原子中逸出,并在半导体中产生自由电子和空穴。在此,电能通过电子和空穴的运动来提供。电子的转移称为“通道I”,而空穴的移动称为“通道II”。

“由于在薄的有源层中光吸收效率低,基于富勒烯的太阳能电池仅利用'I通道',”联合MS / Ph.D的Sang Myeon Lee说。研究的第一作者,UNIST能源与化学工程学院的课程。“新的太阳能电池能够利用I通道和II通道,从而实现12.01%的高效率。”

杨教授说:“这项研究突出了优化电荷分离/传输与畴尺寸之间的权衡以实现高性能NF-PSC的重要性。” “将来我们将为高效有机太阳能电池的生产和商业化做出贡献。”

杨教授说:“我们的研究为合成非富勒烯光敏材料提供了一条新途径。” “我们希望进一步为高效OSC电池的生产和商业化做出贡献。”

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