纳米材料研究人员设计出一种显著提高有机太阳能电池效率的方案。他们使用方酸分子来提供电子，并更好地将PBDB–T聚合物与ITIC非富勒烯受体定向。结合该团队先前提出的另一种设计机制，他们成功将太阳能转化效率提高了10％以上。成品柔性电池最终可用于可穿戴设备等。
虽然太阳能电池作为清洁能源具有巨大的潜力，但是因为他们并不便宜、轻便和灵活使得迄今为止并不被广泛使用。现在，有由化学和生物分子工程部的Tandon副教授AndréD. Taylor领导的一个研究小组发现了一种创新且有前途的方法，它能够用来改善太阳能电池效率问题并使其应用面更加广泛。
大多数有机太阳能电池使用富勒烯-碳球形分子。Taylor解释说：“可问题在于富勒烯价格昂贵且不能吸收足够的光”。过去10年里，他在改善有机太阳能电池方面取得了重大进展。最近他专注于使用非富勒烯材料来制作电池，虽然迄今为止这些非富勒烯材料转换效率低下。然而，他表示非富勒烯材料正在改进，足以在价格方面胜于富勒烯。
Taylor说：“把太阳能电池想象成三明治，由电子供体和受体组成的“肉”或活性层位于中间，可吸收阳光并将其转化为电能（电子和空穴），而“面包”或外层由可运输电力的电极组成。我们的目标是让电池尽可能利用各种材料吸收光谱种不同颜色的光，同时让这些材料能够很好地协同工作。我们团队的工作重心在于 “三明治”结构的关键部分，如“面包”的电子和空穴传输层，而其他团队只能在“肉”或夹层材料上工作。关键问题是：如何让这些材料协同合作？这些不同材料的正确混合是非常难以实现的。”
Taylor解释道：“关键在于：我们使用新的方式，以方酸分子作为结晶剂。我们添加了一种小分子作为电子供体本身，并增强了活性层的吸收，通过添加这种小分子，可促进供体-受体聚合物（称为PBDB-T）与非富勒烯受体ITIC的定位，并达到有利的排列。”
这种太阳能架构还采用Taylor团队先前推出的另一种设计机制-基于FRET的太阳能电池。FRET或福斯特共振能量转移，是一种首先在光合作用中观察到的能量转移机制，植物利用这种机制进行光合作用。该团队使用新型聚合物和非富勒烯与方酸的混合物，使太阳能转化为电能的效率提高了10%。就在几年前，这被认为是单结聚合物太阳能电池遥不可及的。Taylor解释说：“现在有更新的聚合物非富勒烯系统可以实现提高13％以上的性能，所以我们认为我们的贡献是给这些系统提供了可行改善策略的指引”。
他们团队开发的有机太阳能电池十分灵活，未来可用于电动汽车、可穿戴电子设备或给手机充电的背包，为电力供应作出重大贡献。泰勒以前的研究生YifanZheng，他现在是《Materials Today》杂志文章的主要作者，说：“我们期望这种结晶剂的方法能得到化学家和有机电子材料科学家的关注。”
接下来研究团队的目标是什么呢? 他们正在研究一种名为钙钛矿的太阳能电池，并将继续改进非富勒烯有机太阳能电池。
文章来自sciencedaily网站
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