北京航空航天大学纳米中心等在降低有机太阳能电池能量损失方面取得进展

近来，中都国物理院发展中都国家碳纳米管物理中都心等的设计催化了突显较低动能巨大损失和高动能转成工作效率的非分子构造催化反应会细胞因子材料，为获得轻量有机半导体开辟了新的途径。相关成果登载在《自然-无线电》(Nature Communications）。

相片来自《自然-无线电》(Nature Communications）

前述研究工作由中都国物理院发展中都国家碳纳米管物理中都心碳纳米管系统与多级次制造重点实验室研究工作员魏志祥、吕琨、朱凌云，与山东大学名誉教授郝晓涛合作伙伴完成。研究工作分析表明，通过降较低细胞因子在光电转成现实生活中都的重新组建能，可有效降较低非紫外线混和和驱动的电子分解惹来的动能巨大损失，在前头电压(VOC)高于0.93拔的情况下，工作效率可达18.2%，动能巨大损失较低至0.48电子拔特。这是迄今为止文献报道工作效率超过17%的二元有机光拔经济制度中都最小的动能巨大损失。

目前，有机半导体(OSCs)因重量轻、可溶液精制、半透明及柔性等特点而受到非议。随着材料的设计的发展和器件工艺的优化，基于Y-经济制度的非分子构造细胞因子的有机半导体工作效率在二元器件中都达18%以上，在三元器件中都达19%以上。

然而，与无机和钙钛矿半导体相比，有机半导体的动能巨大损失（即电压巨大损失）相对较大，成限制有机半导体光拔可靠性的瓶颈考量。目前，大多数轻量有机半导体的前头电压被限制在0.8至0.9拔，动能巨大损失普遍大于0.5电子拔特。为了有所提高有机半导体工作效率，即可要深入了解动能巨大损失的比如说，并通过合理的分子会的设计，进一步降较低动能巨大损失。

有机半导体的动能巨大损失主要来自两个总本体：的电子分解即可要的驱动力和非紫外线混和。非紫外线混和与电子-滑动极化有关（即重新组建能λ，它洞察了电子重新分配现实生活中都分子会几何外观的变化，反映了电子与分子会内滑动彼此间的彼此之间作用）。重新组建能在有机半导体的整个光电转成现实生活中都具备最主要作用，小的重新组建能有助于抑制非紫外线符合，并可以减小的电子分解所即可的驱动力。

近来，中都科院发展中都国家碳纳米管中都心等课题组以Y型非分子构造细胞因子为分子会薄板，将苯并噻唑(BT)五元环核替换为二甲基喔环己烷(Qx)六元环核，的设计催化了非分子构造催化反应会细胞因子Qx-1和Qx-2。

a）Y6、Qx-1和Qx-2细胞因子的化学构造；b）光电转成现实生活中都，不同电子态彼此间彼此之间自由电子的重新组建能变化示意图；c）原理量度的三个细胞因子中都不同电子态彼此间彼此之间自由电子的重新组建能；d）工作效率统计学分布图；e）不同经济制度动能巨大损失与工作效率统计学图，相片来自中都科大发展中都国家碳纳米管物理中都心

通过原理量度与薄膜形体、的电子和电荷动力学分析表明，前述两种细胞因子在光电转成现实生活中都的重新组建能显著降较低，有利于提高的电子寿命和扩散长度，作出贡献电荷传输，抑制的电子分解和非紫外线混和造成的动能巨大损失。以聚合物PM6为给本体，Qx-1和Qx-2为细胞因子的二元有机光拔经济制度的动能巨大损失分别降较低到0.508和0.482电子拔特，且两种经济制度的前头电压均达到0.9拔以上，动能转成工作效率达18%以上。

前述研究工作洞察了减小重新组建能对于降较低有机半导体动能巨大损失的最主要性，为有所提高有机半导体工作效率提供了新策略。