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【综述】聚合物/富勒烯太阳能电池的研究进展

本文摘要:在太阳能电池家族中,可溶液制取的聚合物太阳能电池因其具备成本低,轻巧、柔性好、颜色固定式、更容易制取大面积、半透明电池板等独有的优点而沦为近年来可再生能源研究领域的热点。1992年AlanJ.Heeger教授组找到了共轭聚合物和富勒烯之间不存在超快的电荷转移,并在1995年构建了由溶液制取的聚合物/富勒烯衍生物PCBM体异质结太阳能电池。

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在太阳能电池家族中,可溶液制取的聚合物太阳能电池因其具备成本低,轻巧、柔性好、颜色固定式、更容易制取大面积、半透明电池板等独有的优点而沦为近年来可再生能源研究领域的热点。1992年AlanJ.Heeger教授组找到了共轭聚合物和富勒烯之间不存在超快的电荷转移,并在1995年构建了由溶液制取的聚合物/富勒烯衍生物PCBM体异质结太阳能电池。此后,在过去的20余年里,人们先后在共轭聚合物吸光材料的设计与制备、器件的工作机理、活性层形貌与电子给-受体分互为不道德的调控、界面层的影响与低成本器件工艺等方面做到了大量的研究并获得了很多突破性的进展,使得聚合物太阳能电池的效率提升至11%左右。

适时地总结这20年走到的历程将不利于更进一步前进该领域的发展和前进大面积印刷聚合物太阳能电池板产业化进程。  最近,由瑞典LinkpingUniversity(林雪平大学)的张凤玲教授、OlleInganes教授,华中科技大学周印华教授和德国DresdenUniversityofTechnology(德累斯顿工业大学)KoenVandewal教授联合编写的综述文章聚合物/富勒烯太阳能电池的研究进展已在《国家科学评论》2016年第2期公开发表。该综述主要总结了聚合物太阳能电池活性层中的聚合物材料由宽带隙向窄带隙材料的了解和发展过程;器件工艺的实时发展,还包括活性层形貌、界面功函数调控以及非真空过程制取电池的构建等;对器件工作机理的逐步解读,还包括电荷转移(CT)态、载流子迁移率等对开路电压、短路电流和填满因子的影响等和对未来聚合物太阳能电池的材料、器件结构、工艺及构建应用于等方面的建议和未来发展。

  尤其值得一提的是该综述的4位作者分别在聚合物太阳能电池材料,器件工艺和器件物理方面做到过开创性的研究,他们的工作曾为聚合物太阳能电池的发展作出过引人注目的贡献。2014和2015张凤玲教授和Inganes教授倒数2年选入汤森路透社的材料科学低被谓之科学家。


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