近日，深圳技術(shù)大學(xué)新材料與新能源學(xué)院助理教授張光燁團隊通過采用固體添加劑策略和碳氫綠色溶劑逐層制備方法，成功將全聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提升至18%，該成果發(fā)表于《能源環(huán)境材料》。
全聚合物太陽能電池作為一種新型的太陽能技術(shù)，具有輕薄、可大規(guī)模印刷制備、力學(xué)性質(zhì)優(yōu)秀、室內(nèi)光電轉(zhuǎn)化效率高、能源回報周期短等優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)的高效全聚合物太陽能電池依賴于氯仿作為加工溶劑，不僅對環(huán)境不友好，還有高毒性和低沸點的缺點，使其在工業(yè)生產(chǎn)中面臨挑戰(zhàn)。
針對這一問題，研究團隊采用了無鹵素碳氫溶劑（甲苯）代替氯仿，提高了加工溶劑的沸點，使其更適合大規(guī)模生產(chǎn)。此外，研究人員還利用固體添加劑策略有效調(diào)控了活性層形貌，改善了器件的電學(xué)性能。
實驗結(jié)果顯示，相比于對照組，固體添加劑的加入能夠有效地調(diào)控給/受體在垂直方向上的相分離尺度，使得在活性層的底部（靠近空穴傳輸層處）呈現(xiàn)出更高的電子給體濃度和更低的電子受體濃度。這有助于提高界面的選擇性，延長載流子壽命，減少表面復(fù)合和載流子被提取的時間，并提高電子遷移率，從而使電子/空穴傳輸更加平衡高效。
該成果為未來有效調(diào)控全聚合物太陽能電池活性層形貌提供了新思路。此外，使用綠色、高沸點的碳氫溶劑取代傳統(tǒng)的鹵素溶劑氯仿，在未來更有利于大規(guī)模溶液加工全聚合物有機太陽能電池的生產(chǎn)。
