太陽能電池是將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電的可靠技術(shù)。如何提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率?近日，我校楊斌教授與美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Yi Liu博士和Bo He博士等合作開發(fā)了一種新型A-D-A型中間帶隙非富勒烯受體材料IDTT-T，并將該材料與低帶隙PTB7-th聚合物給體配對(duì)使用，制備出了高性能有機(jī)太陽能電池。該電池的能量損失僅為0.57電子伏特，開路電壓高達(dá)1伏，能量轉(zhuǎn)化效率約為10%。

該研究工作以題為“Molecular Engineering for Large Open-Circuit Voltage and Low Energy Loss in Around 10% Non-fullerene Organic Photovoltaics”發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)旗下的新期刊《ACS Energy Letters》。楊斌教授為論文共同第一作者和第二通訊作者，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Bo He博士和Yi Liu博士分別為論文共同第一作者和論文第一通訊作者。

受體材料是有機(jī)太陽能電池的活性層的主要組成部分。具有稠環(huán)結(jié)構(gòu)的非富勒烯受體材料具有電子能帶可調(diào)、合成簡便、制作成本低等優(yōu)異性能，展現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿?。目前，國?nèi)外研究者們致力于設(shè)計(jì)開發(fā)具有良好光電響應(yīng)性能的窄帶隙非富勒烯受體材料，然而，與之相匹配的高效寬帶隙有機(jī)給體材料的種類非常有限，且窄帶隙受體材料的LUMO能級(jí)較低，不利于太陽能電池開路電壓的提高。

楊斌教授等利用弱吸電子基團(tuán)二乙基硫代巴比妥酸取代強(qiáng)吸電子基團(tuán)氰基茚酮，獲得了比常規(guī)非富勒烯受體材料ITIC的LUMO能級(jí)更高的新型A-D-A型中間帶隙非富勒烯受體材料IDTT-T，并將該材料與低帶隙PTB7-th聚合物給體配對(duì)使用，制備出了高性能有機(jī)太陽能電池。這項(xiàng)工作表明，通過采用中間帶隙非富勒烯受體材料和窄帶隙給體材料組合的新設(shè)計(jì)思路，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽能電池的高開路電壓和高能量轉(zhuǎn)化效率。