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推出高性能非富勒烯有机太阳能电池

有机太阳能电池(OSC)已将其效率提高到10%以上,以达到商业化的可行水平。然而,光活性层厚度的增加导致效率水平降低,因此带来了复杂的制造工艺。

由Changduk Yang教授及其在UNIST能源与化学工程学院的研究团队领导的一个研究小组介绍了一种新方法,可以解决与OSC中光活性层厚度相关的问题。

在该研究中,研究团队成功地在有机太阳能电池中获得了12.01%的效率,在光活性层中使用了非富集受体(IDIC)。此外,即使最大测量厚度在300nm范围内,新的光活性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。

“现有OSC中的光敏层相当薄(100纳米),因此无法通过大面积印刷工艺处理它们,”杨教授说。“即使最大测量厚度在300纳米范围内,新的光活性层也能保持其初始效率。”

传统的太阳能电池是由硅(Si)半导体制成的无机太阳能电池。虽然这些太阳能电池高效且稳定,但它们不灵活且昂贵,因此难以生产。因此,近年来,轻质有机太阳能电池(OSC)和钙钛矿太阳能电池作为下一代太阳能电池的有希望的候选者而备受关注。

尽管OSC确实表现出高稳定性和再现性,但OSC的效率水平并不像钙钛矿太阳能电池那样高。在这项研究中,杨教授解决了与OSC中光敏层厚度相关的问题,从而更接近实现大面积印刷工艺。

太阳能电池中使用的光活性层将太阳能转换为电能。当这些层暴露在阳光下时,受激电子从原子逸出并在半导体中产生自由电子和空穴。这里,电能由电子和空穴的运动提供。电子的传递被称为“通道I”,而空穴的运动被称为“通道II”。

“基于富勒烯的太阳能电池仅利用'通道I,因为薄的有源层中的光吸收效率低,”Sang Myeon Lee在综合MS / Ph.D.中说。该研究的第一作者是UNIST能源与化学工程学院的一个项目。“新太阳能电池能够同时利用第一通道和第二通道,从而实现12.01%的高效率。”

“这项研究强调了优化电荷分离/传输和域尺寸之间权衡以实现高性能NF-PSC的重要性,”杨教授说。“我们将在未来为高效有机太阳能电池的生产和商业化做出贡献。”

“我们的研究为合成非富勒烯光活性材料提供了一条新途径,”杨教授说。“我们希望进一步促进高效OSC细胞的生产和商业化。

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