工程师发现高效稳定有机太阳能电池的关键

香港大学(HKU)机械工程系周振耀教授领导的研究团队在有机光伏领域取得重大突破。

他们的研究题为“界面供体-受体渗透在高效稳定的全聚合物太阳能电池中的作用”，为日常应用中更可持续和可行的太阳能解决方案铺平了道路。这一发现作为专题文章发表在《自然通讯》杂志上。

有机光伏(OPV)采用经济高效、可印刷且环保的聚合物半导体，在产生可持续和可再生能源方面具有巨大潜力。然而，由于聚合物的柔软性质，实现同时具有高效率和长期运行稳定性的OPV器件一直是一个长期存在的研究挑战。

研究小组的工作揭示了如何克服这一挑战。该团队将研究重点放在一种名为Y6的新型电子接受分子上，这种分子在聚合后，在实现高效稳定的OPV器件方面显示出了巨大的前景。

通过使用飞秒激光脉冲研究超快电荷动力学，研究人员首先发现控制聚合Y6受体(Y6-PA)的聚集程度在促进发电方面发挥着至关重要的作用。

研究小组进一步发现，与同类型的小分子受体相比，Y6-PA与供体聚合物表现出更高的混溶性。这种混溶性允许在异质结界面处形成纳米级渗滤网络，从而防止Y6-PA聚集。

这种纳米级渗滤不仅提高了电荷产生效率，而且还显着提高了聚合物共混物形态的稳定性，减少了暴露在太阳照射下时器件性能随时间的损失。

针对这一突破，PhilipCYChow教授表达了他的热情，他表示：“我们的发现为开发高效稳定的聚合物太阳能光伏板开辟了新的可能性，为更可持续和可行的太阳能解决方案铺平了道路。无缝融入我们的环境，包括建筑物、车辆、电子产品甚至衣服。”

该研究由美国北卡罗来纳州立大学HaraldAde教授团队、中国科学院化学研究所易元平教授团队、香港城市大学叶显立教授团队合作进行。

这种跨学科合作允许整合多个研究小组的专业知识，包括超快光谱、量子化学建模、同步加速器X射线散射和太阳能电池器件制造。香港大学周教授团队的博士后王震博士是这项研究的第一作者。

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