新型高效有機(jī)太陽(yáng)電池研究取得重要進(jìn)展
日前，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所承擔(dān)的中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目“新型高效有機(jī)太陽(yáng)電池研究”通過(guò)專家驗(yàn)收。
專家組認(rèn)為，該項(xiàng)目在高性能光伏聚合物的設(shè)計(jì)合成、新型受體和界面材料的合成和高效光敏薄膜與大面積器件制備技術(shù)等方面取得重要進(jìn)展，為批量化生產(chǎn)線的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。
新型高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池因具有重量輕、柔性、可濕法加工從而易于大面積化而受到廣泛關(guān)注。設(shè)計(jì)合成新型共軛聚合物材料和優(yōu)化光敏層形貌是提高器件性能的重要途徑。小面積電池器件通常采用旋涂工藝制備，然而這種工藝無(wú)法制備大面積電池模塊及模組。因此，研發(fā)適合大面積生產(chǎn)的溶液制備工藝是十分必要的。
中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所與中科院化學(xué)所、中科院青島生物能源與過(guò)程研究所圍繞國(guó)家重大需求，在中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目支持下，于2010年5月共同開展了“新型高效有機(jī)太陽(yáng)電池”的項(xiàng)目攻關(guān)。
經(jīng)過(guò)近4年的不懈努力，合成出多種具有強(qiáng)和寬吸收，高空穴遷移率（最高達(dá)1.1×10-2cm2/V/s）的新型聚合物給體光伏材料，基于該材料的實(shí)驗(yàn)室小面積（0.04—0.1cm2）光伏器件在模擬太陽(yáng)光下能量轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)8.79%；設(shè)計(jì)合成了多種具有不同官能基團(tuán)和加成位置的富勒烯衍生物，和若干種聚合物型、小分子型和金屬氧化物型界面材料，并在器件中獲得應(yīng)用；突破了電池尺寸放大時(shí)效率下降太快的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了電池尺寸和長(zhǎng)寬比的控制，通過(guò)對(duì)電子墨水和器件光敏層后處理工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，獲得了單塊面積10.2cm2，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.14%的單節(jié)電池，由此制備的面積為46.9cm2的電池模組轉(zhuǎn)化效率達(dá)3.12%（扣除死區(qū)面積后有效面積為38.5cm2的電池效率為3.80%），為更大面積的模組制備鋪平了道路。
該項(xiàng)目申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利16項(xiàng)，授權(quán)8項(xiàng)，發(fā)表SCI收入論文106篇。
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