科学家利用新分子设计实现有机太阳能电池 20% 效率

为了使有机太阳能电池(OSC)具有竞争力，吸光分子应同时满足多个关键要求，包括弱吸收电荷转移状态、高介电常数、合适的表面能和适当的结晶度。

香港理工大学(理大)的科学家开发出一种具有独特光电特性的非富勒烯受体(NFA)的合理设计。这项创新使有机太阳能电池的效率达到 19.9%。该团队在 NC 工作的基础上进一步超越了 20% 的效率目标。

20% 的功率转换效率标志着光伏 (PV) 技术的一个重要里程碑。PV 是将光(光子)转换为电(电压)的过程。虽然功率转换效率对于实际应用至关重要，但考虑其他要求也很重要。

理工大学电机电子工程学系钟士元再生能源特聘教授、能源转换技术讲座教授李刚教授及其研究团队设计出可提供更高开路电压(Voc)/光电压的NFA分子，同时保持分子结构兼容性。

该项研究题为《合理的分子与器件设计使有机电池效率接近20%》，发表在《自然通讯》杂志上。

随后，NFA 被整合到二元 PM6:eC9 OSC 中，形成三元体系，成功实现了更高的 Voc 和功率转换效率。该器件提升了电荷转移状态，从而显著降低了能量损失，并具有出色的效率、可混合性、结晶性和能级兼容性。

这种新颖的设计融合了新材料、化学和器件工程的跨学科研究。这项工作为设计用于高性能 OSC 的 NFA 客体分子铺平了道路。

李教授研究小组专注于OSC的三个方面：效率、材料和器件开发的稳定性，以及高稳定性OSC的结构和透明太阳能电池中潜在的新应用。