理大科學家通過理性分子和器件設計實現有機太陽能電池效率20%

提高有機太陽能電池（OSC）的競爭力，光吸收分子需同時滿足多個關鍵要求，包括弱吸收電荷轉移狀態、高介電常數、合適的表面能和適當的結晶度。香港理工大學（理大）的科學家開發了一種具有獨特光電特性的非富勒烯受體（NFA）理性設計。這一創新設計使有機太陽能電池實現了達19.9%的能量轉換效率,更在後續工作中超越了20%的效率。

實現20%的功率轉換效率的成就，是有機光伏（PV）技術的一個重要里程碑。光伏是將光（光子）轉換為電（電壓）的過程。對於實際應用，功率轉換效率至關重要，同時也需要顧及其他要求。

理大電子及資訊工程學系能源轉換技術講座教授、鍾士元爵士可再生能源教授李剛教授及其研究團隊，設計了提供更高開路電壓（Voc）/光電壓的非富勒烯受體分子，同時保持了分子結構的相容性。這項研究成果已在《自然通訊》（Nature Communications）上發表。

在二元PM6:eC9 OSC納入該非富勒烯受體，以創建三元系統，成功實現了更高的開路電壓和功率轉換效率。這器件提高了電荷轉移狀態，致使能量損耗獲大幅降低，並擁有出色的效率、混溶性、結晶度和能量水平相容性。

這種新穎的設計融合了新材料、化學和器件工程等跨學科研究，並為設計用於高性能有機太陽能電池的非富勒烯受體分子奠定了基礎。

李教授的研究小組一直聚焦於有機太陽能電池的效率、材料和器件的穩定性，以及開發具潛能的創新應用結構，拓展高度穩定的有機太陽能電池和透明太陽能電池晶片。

首席研究員

李剛教授

理大電子及資訊工程學系能源轉換技術講座教授、鍾士元爵士可再生能源教授

技術特點

一種具有獨特光電特性的非富勒烯受體（NFA）理性設計。
在二元PM6:eC9 OSC納入該非富勒烯受體，以創建三元系統。
成功實現了更高的開路電壓和功率轉換效率。
提高了電荷轉移狀態，致使能量損耗獲大幅降低，並擁有出色的效率、混溶性、結晶度和能量水平相容性。