中科院化学所侯剑辉研究员课题组：具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池

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将具有不同吸收光谱和分子能级特性的光伏材料合理地组合起来，制备叠层电池，可以充分利用太阳光子，是一种有效提高电池能量转化效率(PCE)的方法。然而，相比于单结电池来说，叠层电池中涉及的光活性层和电极修饰层材料种类繁多、且器件结构复杂加工难度大，实现高效率的叠层有机太阳能电池的制备仍然面临较大的挑战。

日前，中国科学院化学研究所侯剑辉课题组在《高分子学报》2018年第2期“光电高分子”专辑中发表的论文通过对叠层电池中子电池光谱响应范围的选择和调制，在有机太阳能电池方面取得重要进展。

这个叠层电池选用带隙为1.24 eV的PTB7-Th:IEICO-4F作为后电池，带隙为1.59 eV的J52-2F:IT-M作为前电池。基于PTB7-Th:IEICO-4F的子电池吸收主要集中在600 ~ 950 nm，基于J52-2F:IT-M的子电池吸收主要集中在450 ~ 750 nm，这2个子电池呈现出非常优异的光谱互补性。与此同时，这2个子电池高的外量子效率也促使叠层电池实现了对300 ~ 1000 nm范围内太阳发射光谱的充分利用。此外，在这个叠层电池中，前、后电池的能量损失均得到了有效的控制，分别为0.64和0.53 eV。鉴于这些优异的性能，该叠层器件兼具了高短路电流密度(JSC)和高开路电压(VOC)的优势，分别达到13.3 mA/cm2和1.65 V。进而器件的能量转化效率达到了14.9%，这一结果是目前有机光伏领域的世界纪录。

论文链接：

http://www.gfzxb.org/CN/abstract/abstract14963.shtml

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