高效稳定的有机太阳能电池关键因素

香港大学机械工程系的周柏池教授领导的研究团队在有机光伏领域取得了重大突破。他们的研究题为“界面施主-受体渗透在高效稳定全聚合物太阳能电池中的作用”，在《自然通讯》科学期刊上发表为特色文章。该研究为日常应用提供了更可持续和可行的太阳能解决方案。

有机光伏利用成本效益高、可印刷且环保的聚合物半导体，具有巨大的可持续和可再生能源潜力。然而，由于聚合物的软性，实现既高效又长期稳定运行的有机光伏设备一直是一个长期存在的研究难题。

研究团队的工作揭示了如何克服这一挑战。他们关注一种名为Y6的新型电子受体分子，当聚合后显示出在实现高效稳定有机光伏设备方面具有巨大潜力。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-PAs）的聚集程度对促进产生电有着至关重要的作用。

研究团队进一步揭示，与同类型的小分子受体相比，Y6-PAs与给体聚合物的相溶性更高。这种相溶性允许在异质结界面形成纳米级渗透网络，防止Y6-PAs的聚集。这种纳米级渗透不仅提高了电荷产生效率，还显著改善了聚合物混合物的稳定性，在暴露于太阳照射时减少了器件性能的损失。

对于这一突破，周柏池教授表示：“我们的发现为高效稳定的基于聚合物的太阳能光伏面板的开发打开了新的可能性，为更可持续和可行的太阳能解决方案铺平了道路，这些解决方案可以无缝地集成到我们的环境中，包括建筑、车辆、电子产品甚至衣服。”

该研究是与美国北卡罗来纳州立大学Harald Ade教授团队、中国科学院化学研究所易远平教授团队以及香港城市大学叶献立教授团队的跨学科合作。这种跨学科合作允许整合多个研究小组的专业知识，包括超快光谱学、量子化学模拟、同步辐射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研究员王振是该研究的第一作者。