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工学院占肖卫课题组使用钙钛矿量子点“点亮”有机太阳能电池

2020-06-16

太阳集团娛乐城所有网址占肖卫课题组将具有强吸收、强荧光、高载流子迁移率和高介电常数的钙钛矿量子点掺入有机太阳能电池中,降低了能量损失,提高了器件效率,相关工作发表在《先进材料》上(Adv. Mater., DOI:10.1002/adma.202002066,原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002066)。

2015年,占肖卫课题组提出了稠环电子受体的概念,发明了明星分子ITIC(Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174,Google Scholar引用1680次,入选2015年度“中国百篇最具影响国际学术论文”)。2018年,他们将稠环电子受体掺入钙钛矿太阳能电池中,提高了器件效率及稳定性(J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 14938−14944)。最近,他们将全无机钙钛矿CsPbI3量子点(PQD)掺入稠环电子受体有机太阳能电池中。PQD的引入可同时提高器件的开路电压、短路电流密度和填充因子;基于PTB7-Th:FOIC的器件效率从11.6%提高到13.2%,而基于PM6:Y6的器件效率从15.4%提高到16.6%。值得一提的是,PQD的加入提高了电荷转移态的能量,使得激子解离驱动力接近于0,有助于提高开路电压。PQD的加入有助于阶梯能级的形成和分子堆积有序性的增加,即便在接近零的驱动力下,PQD杂化器件中电荷产生仍然比没有PQD的对比器件更有效,从而有助于提高短路电流密度。PQD的强荧光增强了活性层电致发光的外量子效率,从而可以减少因非辐射复合引起的电压损失。PQD的高介电常数屏蔽了库仑相互作用,从而可以减少电荷复合,有助于提高填充因子。此项工作为有效降低非富勒烯有机太阳能电池的能量损失和提高效率提供了一种新途径。


基于PM6:Y6:PQD的太阳能电池J-V曲线以及PQD结构示意图

占肖卫课题组访问学者、青岛大学王逸凡博士是论文的第一作者,王逸凡和占肖卫是共同通讯作者。合作者包括东华大学唐正课题组、香港中文大学路新慧课题组和华南理工大学黄飞课题组。

该工作得到国家自然科学基金委员会和北京大学加强基础研究专项等的资助。

 

 

 
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