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高效的有机太阳能电池具有更高的操作稳定性

与韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)合作的一项新研究提出了一种有效而简单的策略,可以同时改善和稳定有机太阳能电池的性能。

UNIST的一个研究小组开发了一种效率为11.6%的新型有机太阳能电池(OSC)。这种太阳能电池在高达120℃的高温下长期测试60天后,其初始效率几乎保持了80%。

在研究中,由HyeSung Park教授和能源与化学工程系的Chang Duck Yang教授领导的研究团队开发了一种有效而简单的策略,通过使用少量的高分子添加剂来同时改善和稳定OSC的性能。 OSC中的光活层。这是一种独特且前所未有的方法,它使用大分子添加剂来控制分子量。

该团队报告称:“本研究中引入的高分子添加剂的使用对于其他OSC系统的广泛应用具有巨大潜力,这将加速光伏技术的商业可行性。”

有机太阳能电池(OSC)由薄层有机材料制成,厚度在100纳米范围内。被称为光活性层的OSC的光吸收材料吸收太阳光以产生电荷载流子。OSC的效率通常受添加到光活性层的材料的影响。

在这项工作中,研究团队首次展示了使用众所周知的n型共轭聚合物作为OSC光活性层中的“大分子添加剂”,并报告了器件性能的显着提升,产生了前所未有的功率转换效率(PCE)为11.6%,稳定性提高。

使用所提出的方法,它们还在升高的温度下在添加剂改性的OSC中表现出强的热稳定性,以及长期操作稳定性。他们报道,在高温环境(120℃)下长期运行60天后仍能保持高达80%的稳定PCE。此外,通过在柔性PET基板上使用无ITO结构,该团队成功地展示了使用高分子添加剂处理的柔性太阳能电池。

Park教授表示,“由于其极佳的适用性和易于获取性,本研究中引入的高分子添加剂的使用对于其他OSC系统的广泛应用具有巨大潜力,这将加速光伏技术的商业可行性。”

该研究还包括对OSC中功率转换效率的优化,OSC中的电荷载流子传输性质以及由大分子添加剂诱导的光活性材料的形态变化的分析。研究小组将改进的性能归因于由大分子添加剂诱导的光活性材料的形态的有利变化。

杨教授指出,“我们的研究对于显示分子量(MW)对OSC功率转换效率(PCE)的影响非常重要。

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