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近日，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院物質(zhì)創(chuàng)制與能量轉(zhuǎn)換科學(xué)研究中心教授高珂在有機(jī)光伏電池的分子晶態(tài)與雙生載流子途徑等機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》《大分子快訊》。

有機(jī)光伏電池(OPV)具有低成本、質(zhì)輕、柔性、大面積印刷制備等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前新能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)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(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與排列規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在非富勒烯受體(NFA)較強(qiáng)的自發(fā)載流子形成現(xiàn)象，總結(jié)了有機(jī)薄膜光伏電池雙生載流子途徑。第一個(gè)途徑是NFA相自發(fā)光生載流子；第二個(gè)途徑是界面CT態(tài)解離激子產(chǎn)生載流子。雙通道機(jī)理是非富勒烯受體光吸收和能級(jí)優(yōu)勢(shì)外另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)，它們共同造就了非富勒烯受體材料在有機(jī)光伏電池中的成功。

該工作深入探索了NFA分子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與自組裝過(guò)程，揭示了非富勒烯有機(jī)光伏電池雙通道載流子形成機(jī)制。這些結(jié)果對(duì)有機(jī)光伏材料結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)換過(guò)程提供了新的認(rèn)知。

此外，高珂課題組在低成本“工業(yè)級(jí)”富勒烯同時(shí)提升OPV效率和機(jī)械性能研究方面取得新進(jìn)展。該工作為同時(shí)提高器件能量轉(zhuǎn)換效率和機(jī)械性能提供了一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的全新思路，對(duì)柔性或者可拉伸有機(jī)太陽(yáng)能電池的進(jìn)一步發(fā)展提供了有益參考。

上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東大學(xué)基礎(chǔ)研究基金等多個(gè)項(xiàng)目資助，并獲得了來(lái)自上海交通大學(xué)、香港城市大學(xué)、香港科技大學(xué)、天津大學(xué)、蘇州納米所等多個(gè)合作團(tuán)隊(duì)的支持。