新型高效有机太阳电池研究获进展

▲太阳能电池

近日，中科院长春应化所承担的中科院知识创新工程重要方向项目“新型高效有机太阳电池研究”通过由中科院前沿科学与教育局组织的专家验收。专家组认为，该项目在高性能光伏聚合物的设计合成、新型受体和界面材料的合成和高效光敏薄膜与大面积器件制备技术等方面取得重要进展，为批量化生产线的建设奠定了基础。

新型高性能有机太阳能电池因具有重量轻、柔性、可湿法加工从而易于大面积化等特点而受到广泛关注。设计合成新型共轭聚合物材料和优化光敏层形貌是提高器件性能的重要途径。小面积电池器件通常采用旋涂工艺制备，然而这种工艺无法制备大面积电池模块及模组。因此，研发适合大面积生产的溶液制备工艺十分必要。

中科院长春应化所与中科院化学所、中科院青岛生物能源与过程研究所围绕国家重大需求，在中国科学院知识创新工程重要方向项目支持下，于2010年5月共同开展了“新型高效有机太阳电池”的项目攻关。经过近4年的不懈努力，合成出多种具有强和宽吸收、高空穴迁移率的新型聚合物给体光伏材料，基于该材料的实验室小面积光伏器件在模拟太阳光下能量转化效率最高可达8.79%；设计合成了多种具有不同官能基团和加成位置的富勒烯衍生物，和若干种聚合物型、小分子型和金属氧化物型界面材料，并在器件中获得应用；突破电池尺寸放大时效率下降太快的问题，实现了电池尺寸和长宽比的控制，通过对电子墨水和器件光敏层后处理工艺的进一步优化，获得了单块面积10.2cm2，转化效率达到4.14%的单节电池，由此制备的面积为46.9cm2的电池模组转化效率达3.12%（扣除死区面积后有效面积为38.5cm2的电池效率为3.80%），为更大面积的模组制备铺平了道路。

该项目申请中国发明专利16项，授权8项，发表SCI收入论文106篇，并培养和建立了一支在该领域具有核心竞争力的优秀队伍，保证了中科院在该领域的领先地位。