太陽能電池新材料研究進展

在太陽能電池家族中，可溶液製備的聚合物太陽能電池因其具有成本低，重量輕、柔性好、顏色可調、易於製備大面積、半透明電池板等獨特的優點而成為近年來可再生能源研究領域的熱點。

1992年Alan J. Heeger教授組發現了共軛聚合物和富勒烯之間存在超快的電荷轉移，並在1995年實現了由溶液製備的聚合物/富勒烯衍生物PCBM體異質結太陽能電池。此後，在過去的20餘年裡，人們先後在共軛聚合物吸光材料的設計與合成、器件的工作機理、活性層形貌與電子給-受體分相行為的調控、界面層的影響與低成本器件工藝等方面做了大量的研究並取得了很多突破性的進展，使得聚合物太陽能電池的效率提高至11%左右。適時地回顧這20年走過的歷程將有利於進一步推進該領域的發展和推進大面積印刷聚合物太陽能電池板產業化進程。

最近由瑞典Link?ping University(林雪平大學)的張鳳玲教授、OlleIngan?s教授，華中科技大學周印華教授和德國Dresden Universityof Technology (德累斯頓工業大學)KoenVandewal教授共同撰寫的綜述文章「聚合物/富勒烯太陽能電池的研究進展」已在《國家科學評論》2016年第2期發表。

該綜述主要回顧了聚合物太陽能電池活性層中的聚合物材料由寬頻隙向窄帶隙材料的認識和發展過程；器件工藝的同步發展，包括活性層形貌、界面功函數調控以及非真空過程製備電池的實現等；對器件工作機理的逐步理解，包括電荷轉移（CT）態、載流子遷移率等對開路電壓、短路電流和填充因子的影響等和對未來聚合物太陽能電池的材料、器件結構、工藝及集成應用等方面的建議和展望。

特別值得一提的是該綜述的4位作者分別在聚合物太陽能電池材料，器件工藝和器件物理方面做過開創性的研究，他們的工作曾為聚合物太陽能電池的發展做出過引人注目的貢獻。

2014和2015張鳳玲教授和Ingan?s教授連續2年入選湯森路透社的材料科學「高被引科學家」。周印華教授在低功函界面修飾及聚合物電極方面做了大量的研究，他率先引入聚乙烯亞胺及衍生物（PEI和PEIE）修飾各種電極提高有機光電器件的效率(Science, 2012, 336, 327)。Vandewal教授在器件物理方面做出了先驅性的工作，他發展的電荷轉移態與開路電壓的關係及理論已被廣泛採納並應用於分析太陽能電池的能量損失和進一步提高開路電壓及能量轉換效率。

目前該界面材料已成為提高聚合物太陽能電池性能的關鍵因素而被廣泛應用於聚合物太陽能電池及其他光電子器件中。

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