材料三明治打破了柔性太阳能电池效率的障碍

纳米材料研究人员设计了一种显着提高有机太阳能电池效率的方法。他们使用方酸分子来提供电子，并使用ITIC非富勒烯受体更好地定向PBDB-T聚合物。结合该集团之前开创的另一种设计机制，他们在将太阳能转化为电能方面实现了超过10%的效率提升。柔性电池最终可用于可穿戴设备等。

太阳能电池作为清洁电能的来源具有巨大的潜力，但到目前为止它们还不便宜，轻便且灵活，足以广泛使用。现在由化学和生物分子工程系的Tandon副教授AndréD。Taylor领导的一个研究小组已经找到了一种创新和有前景的方法来改进太阳能电池，并使其更有可能在许多应用中使用。

大多数有机太阳能电池使用富勒烯，球形碳分子。泰勒解释说，问题在于富勒烯是昂贵的，并且不能吸收足够的光。在过去的10年里，他在改进有机太阳能电池方面取得了重大进展，他最近专注于使用非富勒烯，迄今为止效率很低。然而，他说，“非富勒烯正在改善，足以让富勒烯为他们的钱付出代价。”

泰勒说，把太阳能电池想象成三明治。由电子供体和受体构成的“肉”或活性层位于中间，吸收太阳光并将其转化为电(电子和空穴)，而“面包”或外层由电极组成那电。他的团队的目标是让细胞使用各种材料尽可能大地吸收光线，同时让这些材料很好地协同工作。“我的小组在'三明治'的关键部分工作，例如'面包'的电子和空穴传输层，而其他群体可能只在'肉'或夹层材料上工作。问题是：你怎么让他们一起玩?这些不同材料的正确混合极难实现。“

以一种新的方式使用方酸分子 - 作为结晶剂 - 做到了这一点。“我们添加了一种小分子，它本身可以起到电子供体的作用，并增强了活性层的吸收，”泰勒解释道。“通过添加这种小分子，它有利于非富勒烯受体ITIC以有利的排列方式促进供体 - 受体聚合物(称为PBDB-T)的取向。”

这种太阳能结构还采用了另一种设计机制，泰勒集团率先将其称为基于FRET的太阳能电池。FRET或Förster共振能量转移是一种首先在光合作用中观察到的能量转移机制，植物利用它来利用阳光。该团队使用新的聚合物和非富勒烯与方酸混合物，将超过10%的太阳能转化为能量。就在几年前，对于单结聚合物太阳能电池来说，这被认为是太崇高的目标。“现在有更新的聚合物非富勒烯系统可以达到13%以上，因此我们认为我们的贡献是改善这些系统的可行策略，”泰勒说。

他的团队开发的有机太阳能电池非常灵活，有朝一日可用于支持电动汽车，可穿戴电子产品或背包来为手机充电的应用。最终，他们可以为电力供应做出重大贡献。“我们希望这种结晶剂方法能够引起化学家和有机电子学家附属材料科学家的关注，”泰安的前研究生，以及“ 今日材料”杂志关于这项工作的文章的第一作者郑一帆说。

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