化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (3): 257-283.DOI: 10.6023/A20110502 上一篇    下一篇

综述

有机光伏研究进展

李腾飞1, 占肖卫1,*()   

  1. 1 北京大学 工学院材料科学与工程系 北京 100871
  • 投稿日期:2020-11-01 发布日期:2021-01-05
  • 通讯作者: 占肖卫
  • 作者简介:

    李腾飞, 北京大学工学院材料科学与工程系博士生. 2015年7月于北京理工大学化学学院获得学士学位, 同年9月进入北京大学工学院攻读博士学位, 师从占肖卫教授, 研究方向为稠环电子受体的分子设计与光伏性能研究.

    占肖卫, 北京大学工学院教授, 博士生导师, 国家杰出青年科学基金获得者, 中国科学院“百人计划”入选者, 英国皇家化学会会士. 1990年在浙江大学化学系获学士学位, 1998年在浙江大学高分子系获博士学位. 1998至2006年先后在中国科学院化学研究所、香港科技大学、美国亚利桑那大学和佐治亚理工大学从事科研工作. 2006至2012年任中国科学院化学研究所研究员, 2012年至今任北京大学教授. 主要研究领域为有机高分子光电功能材料和器件.

  • 基金资助:
    项目受国家自然科学基金(21734001)

Advances in Organic Photovoltaics

Tengfei Li1, Xiaowei Zhan1,*()   

  1. 1 Department of Materials Science and Engineering, College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, China
  • Received:2020-11-01 Published:2021-01-05
  • Contact: Xiaowei Zhan
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(21734001)

以有机半导体材料为活性层的有机太阳能电池, 可通过印刷制备大面积柔性器件, 具有成本低、多彩、半透明等特点, 是一种极具发展前景的光伏技术. 研究者们多年来致力于设计高性能光伏材料, 优化器件界面, 改善活性层微观形貌, 开发新型器件结构, 探究器件工作机理等, 目前实验室制备的小面积有机太阳能电池的能量转换效率已经超过18%. 另外, 面向有机光伏产业化, 在制备大面积柔性器件、降低器件成本、提高器件寿命以及探究光伏建筑一体化和室内光伏等潜在应用方面的研究也取得了重要进展, 在国际上处于领跑地位. 中国科学家在有机光伏领域做出了诸多开创性和引领性的工作. 本文首先对有机太阳能电池的背景进行简单介绍, 接着按照分子工程、器件工程、器件物理和应用探索四个方面综述有机光伏领域的重要研究进展, 最后对有机光伏所面临的机遇与挑战进行展望.

关键词: 有机太阳能电池, 分子工程, 器件工程, 器件物理, 应用探索

Organic solar cells (OSCs), based on organic semiconductor materials as photoactive layers, have attracted broad interest as a promising next-generation photovoltaic technology, since they can be fabricated into low-cost, colorful, semitransparent, flexible, and large-area devices through printing process. In the past decades, enormous efforts have been dedicated to improving power conversion efficiencies (PCEs) of OSCs, such as designing high-performance photovoltaic materials, optimizing device interfacial layers, controlling active layer morphology, developing new device architectures, and elucidating device working mechanism. Nowadays, the PCEs of small-area OSCs have exceeded 18%. In addition, in order to realize commercialization of OSCs, considerable progress has been made in manufacturing large-area OSCs, reducing cost, improving lifetime, and exploring potential applications in building integrated photovoltaics and indoor photovoltaics. Chinese researchers have made pioneering and leading contributions in this field. In this review, first, we briefly introduce basic knowledge of OSCs; then, summarize important recent research progress in terms of molecular engineering, device engineering, device physics and application exploration; finally, analyze challenges and future prospects of this field.

Key words: organic solar cell, molecular engineering, device engineering, device physics, application exploration