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創(chuàng)紀(jì)錄的有機(jī)光伏發(fā)電效率

發(fā)布時(shí)間：2022-12-22 作者：來源：瀏覽：2134

有機(jī)光伏（OPV）是基于有機(jī)半導(dǎo)體的下一代太陽能電池技術(shù)，可用于可擴(kuò)展的清潔能源和可穿戴電子設(shè)備。但OPV中光生載流子的復(fù)合會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不可逆的能量轉(zhuǎn)換損失，這使得OPV的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）無法進(jìn)一步提高。近日，發(fā)表在《自然·能源》（Nature Energy）上的一項(xiàng)研究顯示，香港城市大學(xué)的研究人員克服了這一障礙，他們開發(fā)了一種新的設(shè)備工程策略，成功抑制了OPV能量轉(zhuǎn)換損失，實(shí)現(xiàn)了超過19%的創(chuàng)紀(jì)錄的光電轉(zhuǎn)換效率。

在OPV中，來自陽光的能量會(huì)產(chǎn)生激子（結(jié)合在一起的帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴），并在納米級(jí)給體-受體界面處離解成自由電子和空穴，產(chǎn)生電荷載流子，也就是光電流。但如果這些電荷載流子沒有被電極收集，就會(huì)在給體-受體界面再次相遇，重新結(jié)合成為低能三重態(tài)激子T?，并弛豫回基態(tài)。在這個(gè)不可逆的過程中，能量會(huì)以熱量的形式損失，光電流也會(huì)損失，極大限制了OPV可實(shí)現(xiàn)的最大PCE。研究人員采用降低了給體和受體材料混合度的平面混合異質(zhì)結(jié)（PMHJ）取代了傳統(tǒng)的高度混合的本體異質(zhì)結(jié)（BHJ），減少了給體-受體接觸，能夠最大限度地抑制界面處電荷轉(zhuǎn)移狀態(tài)介導(dǎo)的損耗途徑，降低T?濃度。這項(xiàng)研究從根本上改變了過去多通過增大給體-受體接觸界面從而提升OPV性能的策略，并為未來OPV技術(shù)商業(yè)化提供了全面的基礎(chǔ)。

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