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化學(xué)所有機太陽能電池中電荷轉(zhuǎn)移機理研究獲進展
日期:2019-07-24   [復(fù)制鏈接]
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編者按:在中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委支持下,中科院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室侯劍輝課題組的姚惠峰等人,開展了有機光伏分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與電荷產(chǎn)生機理間構(gòu)效關(guān)系的相關(guān)研究。在前期的工作中(Chin. J. Chem. 2018, 36, 491-494),研究人員發(fā)現(xiàn)OPV中電子給體和電子受體的分子表面靜電勢(ESP)存在較大差異,促進了電荷的高效生成。

近年來,有機太陽能電池(OPV)領(lǐng)域取得了迅猛發(fā)展,其光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)突破了15%,展現(xiàn)了光明的應(yīng)用前景。從光活性材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點理解OPV中電荷轉(zhuǎn)移機理,特別是低能量損失下激子解離的驅(qū)動力來源,對于設(shè)計新穎材料提高電池性能具有重要意義。

在中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委支持下,中科院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室侯劍輝課題組的姚惠峰等人,開展了有機光伏分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與電荷產(chǎn)生機理間構(gòu)效關(guān)系的相關(guān)研究。在前期的工作中(Chin. J. Chem. 2018, 36, 491-494),研究人員發(fā)現(xiàn)OPV中電子給體和電子受體的分子表面靜電勢(ESP)存在較大差異,促進了電荷的高效生成。

最近,姚惠峰等人設(shè)計了新穎的聚合物給體材料PTO2,并詳細研究了分子表面ESP對電荷轉(zhuǎn)移過程的影響機制。研究結(jié)果表明,PTO2與非富勒烯受體材料IT-4F存在顯著的ESP差異,相應(yīng)的分子間電場提供了激子解離的驅(qū)動力,促進了電荷轉(zhuǎn)移,基于此的電池具有高效的電荷生成效率;而在PTO2與富勒烯衍生物受體的界面,ESP的差異相對較小,電荷轉(zhuǎn)移需要額外電場的輔助。

此外,研究人員與瑞典林雪平大學(xué)和隆德大學(xué)的合作者在器件和光物理方面開展了相應(yīng)研究,對ESP理論具有重要支撐。該工作建立了分子結(jié)構(gòu)與電荷轉(zhuǎn)移過程的聯(lián)系,為高效率光伏材料的設(shè)計提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7743-7750)上。
 
原表題:化學(xué)所有機太陽能電池中電荷轉(zhuǎn)移機理研究獲進展
 
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來源:中國科學(xué)院網(wǎng)站
 
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