【能源】低毒溶剂刮涂助力聚合物太阳能电池走向实用化

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作为一种新型太阳能技术，本体异质结聚合物太阳能电池由于其具有质轻、柔性、可溶液加工等优点，展现出重要的应用潜力，获得了广泛的关注。目前，聚合物太阳能电池的材料体系正在面临重要的发展和转变。基于聚合物给体和非富勒烯受体的聚合物太阳能电池的能量转换效率已经达到13%以上，已经超过了基于富勒烯受体的同类电池。围绕此类高效率光伏材料体系，发展环境友好型溶剂器件制备方法对于推动领域的发展具有重要的现实意义。

在溶液法制备有机光伏活性层薄膜过程中，加工溶剂和涂布方法的选择对器件性能具有重要的影响。在近期的众多重要进展中，器件的制备均采用了旋涂的加工方法。众所周知，旋涂法仅适合于采用逐片制备较小面积的器件，因此在未来的聚合物太阳能电池实际应用中，必将被其他大面积涂布方法所取代。因此，如何采用环境友好型溶剂配置活性层溶液，并采用与未来的大面积电池兼容的涂布方法制备高效率电池器件，是本领域必须要解决的问题。

近期，中国科学院化学研究所侯剑辉研究员团队使用PBTA-TF:IT-M材料体系作为模型材料，采用高沸点溶剂组合（二甲苯/苯基萘；144 ℃ / 325 ℃）和低沸点溶剂组合（四氢呋喃/异丙醇；65 ℃ / 83 ℃）作为器件加工的溶剂体系，在同等条件下，采用常规的旋涂成膜的加工方式制备器件，对应器件分别获得了13.1%（二甲苯/苯基萘）和12.0%（四氢呋喃/异丙醇）的效率。为了推动电池的实用化，侯剑辉研究员团队在空气中通过刮涂的方式制备器件，当采用高沸点溶剂溶剂（二甲苯/苯基萘）加工器件时，仅取得了8.2%的效率。然而，采用低沸点溶剂（四氢呋喃/异丙醇）加工器件时，仍可以获得11.7%的效率，该团队进一步通过刮涂的制备工艺制备了大面积器件（1.0 平方厘米），器件也可以获得10.6%的效率。由于旋涂成膜与刮涂成膜的成膜动力学不同，导致器件的形貌不同，从而影响了器件的性能。因此，研究旋涂到刮涂转变时，器件的形貌和性能之间的关系对进一步推动聚合物太阳能电池走向实用具有重要意义。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是中科院化学研究所博士研究生赵文超。

该论文作者为：Wenchao Zhao, Shaoqing Zhang*, Yun Zhang, Sunsun Li, Xiaoyu Liu, Chang He, Zhong Zheng, Jianhui Hou*

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Environmentally Friendly Solvent-Processed Organic Solar Cells that are Highly Efficient and Adaptable for the Blade-Coating Method

Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201704837

导师介绍

侯剑辉

http://www.x-mol.com/university/faculty/15463

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