在各种太阳能清洁利用的技术中，有机太阳能电池利用有机半导体光伏效应实现了光电转换（吸收光子产生自由电荷），具有质轻、薄、柔和廉价等潜在优点，相关研究受到全球科研工作者的广泛关注。当前最高效的单节有机太阳能电池器件采用透明电极/有机功能层/金属电极的三明治夹层结构。其中，厚体异质结吸光活性层的有机太阳能电池不仅能够有效地提升器件的光吸收强度，而且能很好地兼容大规模产业化的制备工艺和生产流程。但是，受限于有机半导体材料低载流子迁移率、给体/受体的相分离难以控制和有机/无机界面缺陷等因素，在通常的厚体异质结单结器件中，伴随光吸收效率和短路电流的提升，填充因子往往显著降低，从而导致器件整体光电转换效率降低。与此同时，单一体异质结太阳电池器件的吸光范围和强度均受到限制，导致器件的最高可获得光电流密度和能量效率与无机太阳电池相比偏低。
最近，电子科技大学光电信息学院、电子薄膜与集成器件国家重点实验室的于军胜教授团队与浙江大学的李昌治和陈红征教授团队合作，在国际权威期刊Advanced Materials 上发表了题为Highly Efficient Organic Solar Cells Consisting of Double Bulk Heterojunction Layers 的学术论文。同时，由于论文的创新性突破被选为该期刊的后封面（Back Cover）文章。文章第一作者是电子科技大学的黄江副教授。
当期杂志的后封面
该论文提出了一种适用于有机太阳电池在正负电极之间引入双层连续异质结活性层的新结构，利用界面修饰手段，成功地实现了能量转换效率为12%的宽光谱、厚膜有机太阳能电池，是当前文献报道的非叠层有机薄膜太阳能电池光电转化效率的最高记录。这种首次提出的双异质结器件结构，窄带隙的PDPP3T:PC71BM异质结吸光活性层通过粘贴转印至中带隙的PTB7-Th:PC71BM异质结薄膜，从而将吸收光谱拓展至近红外范围（~925 nm）。这种独特设计的双异质结结构，不仅能同时提高低能量和高能量光子的利用效率，而且能够通过在两种体异质结间形成混合过渡区构建有效的电荷传输通道。
双异质结有机太阳能电池的制备流程
同时，针对未修饰的氧化锌电子传输层自身存在物理、化学缺陷的瓶颈难题，他们创新性地采用富勒烯聚合物分子自组装层钝化氧化锌界面缺陷，大幅改善有机活性层和氧化锌的电子耦合和界面特性（Advanced Materials, 2016, 28, 7269；Solar RRL, 2017, 1, 1600008)，成功地实现了具有高电荷迁移率和填充因子特性的厚膜双异质结有机太阳电池器件，短路电流密度为23.75 mA cm-2，开路电压为0.77 V，填充因子为0.67，能量转换效率达到了12.25%。该工作为实现厚体异质结、宽光谱响应、高效有机薄膜太阳能电池开辟了一条新途径，将对有机光伏领域的发展起到促进作用。
双异质结宽光谱的器件结构（左）及光伏性能（右）
该论文作者为：Jiang Huang, Hanyu Wang, Kangrong Yan, Xiaohua Zhang, Hongzheng Chen, Chang-Zhi Li, Junsheng Yu
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Highly Efficient Organic Solar Cells Consisting of Double Bulk Heterojunction Layers
Adv. Mater., 2017, 29, 1606729, DOI: 10.1002/adma.201606729
于军胜教授团队简介
于军胜教授团队长期从事有机电子学领域的研究工作，与耶鲁大学、UC Berkeley、UCLA、约翰霍普金斯大学、美国西北大学、密西根大学、华盛顿大学、德州大学奥斯汀分校、浙江大学、四川大学等国内外著名高校具有广泛的学术交流合作，近年来聚焦有机电子学中柔性光电子器件相关的信息显示、太阳能电池、光伏探测和气体传感方向的应用基础研究，发表的高水平学术论文5篇入选ESI高被引论文、1篇入选ESI热点论文，单篇SCI他引次数达到177次，2篇文章分别推荐为国际权威期刊Adv. Funct. Mater. 和Adv. Mater. 的封面，培养研究生的学术成果曾获中国光学工程学会评选的全国光学工程学科优秀博士论文1篇、四川省优秀博士论文1篇和“成电杰出研究生”3名。
http://www.x-mol.com/university/faculty/43012
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