(a)非富勒烯有機太陽能電池共混膜中形貌與(b)光物理路徑圖 山東大學供圖
近日，山東大學前沿交叉科學青島研究院物質創制與能量轉換科學研究中心教授高珂在有機光伏電池的分子晶態與雙生載流子途徑等機理研究方面取得新進展，相關研究成果分別發表在國際學術期刊《先進材料》《 大分子快訊》。
有機光伏電池(OPV)具有低成本、質輕、柔性、大面積印刷制備等優點，是當前新能源研究領域的熱點之一。高珂研究了非富勒烯受體分子在“單晶-純膜-共混膜”的結構細節與排列規律，發現在非富勒烯受體(NFA)較強的自發載流子形成現象，總結了有機薄膜光伏電池雙生載流子途徑。第一個途徑是NFA相自發光生載流子；第二個途徑是界面CT態解離激子產生載流子。雙通道機理是非富勒烯受體光吸收和能級優勢外另一個重要的優點，它們共同造就了非富勒烯受體材料在有機光伏電池中的成功。
該工作深入探索了NFA分子的結晶結構與自組裝過程，揭示了非富勒烯有機光伏電池雙通道載流子形成機制。這些結果對有機光伏材料結構與光電轉換過程提供了新的認知。
此外，高珂課題組在低成本“工業級”富勒烯同時提升OPV效率和機械性能研究方面取得新進展。該工作為同時提高器件能量轉換效率和機械性能提供了一種簡單且經濟的全新思路，對柔性或者可拉伸有機太陽能電池的進一步發展提供了有益參考。
上述工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東大學基礎研究基金等多個項目資助，并獲得了來自上海交通大學、香港城市大學、香港科技大學、天津大學、蘇州納米所等多個合作團隊的支持。
論文相關信息：
https://doi.org/10.1002/adma.202108317
https://doi.org/10.1002/marc.202200139
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