近日，我校谌烈教授课题组在有机太阳能电池领域取得了一系列重要进展，研究成果于3月和4月连续在化学顶级期刊Angew Chem Int Ed上发表高水平论文两篇。
有机太阳能电池因其可通过旋涂或印刷的制备方法，能够有效地降低成本，同时它还具有可制备在柔性衬底上,易于制备大面积、可弯折和可穿戴器件，是近些年来发展最快且最具活力的研究领域。通过设计新型的具有高效率活性层材料使得有机太阳能电池的研究有了长足的发展，目前单节太阳能电池效率已经逼近20%，在便携式可穿戴电子设备领域具有非常良好的应用前景。发展可环境友好溶液大面积加工的各层材料，提高器件光电转换效率和稳定性，实现器件大面积印刷制备，是解决有机太阳能电池商业化应用的基础和关键。而有机光伏中界面相互作用、形貌调控以及稳定性又是制约其性能的关键难点。
近年来陈义旺教授团队谌烈教授课题组主要围绕可大面积环境友好溶液加工有机太阳能电池开展研究，摒弃传统复杂繁琐的分子构建、形貌及界面调控方法，提出了简单高效的“三元体系二元化”策略，化繁为简，优势互补，实现了活性层分子能级、光吸收范围、相形貌、绿色加工、大面积加工和稳定性等整体性能的高效调控。构筑了一系列高性能可大面积环境友好加工的各层材料，建立了材料结构对器件性能的调控机制，明显改善了激子分离、电荷转移、传输、提取和收集，发展了一套可全自动化、大面积溶液加工柔性光伏器件卷对卷印刷设备，实现了有机太阳能电池集成设计，器件性能和稳定性得到大幅提高。相关研究成果在AngewChemInt Ed，Adv. Mater. Adv. Funct. Mater.等国际顶级期刊上发表了一系列高水平研究成果。
近日，谌烈教授提出了一种低聚物辅助光活性层的新概念，利用低聚物与主体聚合物结构的相似性和性能的互补性来调控活性层性能。新型低聚物辅助光活性层结合了三元和二元体系的优点，提升了器件的整体性能，包括效率和稳定性。PM6:Y6、PM6:BTP-eC9和PM6/Y6伪双层的器件效率分别为17.33%、18.32%和17.13%，明显优于未添加的活性层体系。低聚物辅助法对于大多数有机太阳电池来说是一种简便通用的策略，因为它有效地解决了有机太阳电池普遍存在的关键问题。同时，低聚物的设计和合成不需要刻意或巧妙的设计，只是遵循主体聚合物的结构并通过常规偶联方法制备。因此，该方法是一种实现有机太阳电池的整体性能提升的简单而有效的普适性策略。研究成果于2022年3月发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（https://doi.org/10.1002/anie.202200329），论文第一作者为南昌大学博士生程毓君，南昌大学谌烈教授为唯一通讯作者，南昌大学为唯一通讯单位。
近日，谌烈教授又提出了使用廉价的铁电聚合物聚偏二氟乙烯（PVDF）作为添加剂引入非富勒烯有机太阳电池活性层中，来增强内建电场，从而有效地优化电荷分离和传输，抑制激子和电荷复合，最终达到提升器件性能的目的。研究发现，随着铁电聚合物PVDF的加入，活性层的表面接触电位逐渐提升，内电阻逐渐降低，基于PM6:Y6提升至17.72%，各项性能参数全面优于未添加PVDF的对照器件。将该策略应用于其它三种不同类型的活性层中，均取得了良好的效果。其中基于PM6:BTP-eC9器件的PCE显著提高，达到了18.17%。因此，将铁电聚合物掺入非富勒烯有机太阳能电池是一种廉价、简便以及普适性好的高效策略。研究成果于2022年4月发表在Angew. Chem. Int. Ed.（https://doi.org/10.1002/anie.202202177），论文第一作者为南昌大学硕士研究生邓嘉伟，南昌大学谌烈教授为唯一通讯作者，南昌大学为唯一通讯单位。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202202177
https://doi.org/10.1002/anie.202200329
作者简介：谌烈，博士，二级教授，从事功能高分子及其光电器件研究，在AngewChemInt Ed，Adv. Mater. Adv. Funct. Mater.等国际权威期刊发表高水平论文100余篇，获教育部和江西省自然科学奖6项，主持国家自然科学基金7项（其中面上项目4项），江西省青年五四奖章获得者，享受省政府特殊津贴，入选江西省“双千计划”、江西省百千万人才、赣鄱英才555工程人才、江西省主要学科学术和技术带头人、江西省青年科学家。