有機(jī)太陽(yáng)能電池可以通過(guò)溶液方法制成大面積薄膜器件，具有成本低、重量輕、可折疊、半透明等優(yōu)點(diǎn)，隨著電池轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，有機(jī)太陽(yáng)能電池已經(jīng)顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

倒置有機(jī)太陽(yáng)能電池的電流-電壓曲線

在國(guó)家基金委杰出青年基金項(xiàng)目和面上項(xiàng)目、中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目等支持下，福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭慶東研究小組在有機(jī)太陽(yáng)能電池材料與器件研究上取得了新進(jìn)展。該小組以含茚并芴聚合物和富勒烯的混合膜為活性層，通過(guò)調(diào)控半導(dǎo)體金屬氧化物電極界面層，實(shí)現(xiàn)了開路電壓高達(dá)1.00~1.06V并維持大于5%轉(zhuǎn)換效率的高穩(wěn)定倒置有機(jī)太陽(yáng)能電池（ACSAppl.Mater.Interfaces,2013,5,9015–9025）。針對(duì)目前有機(jī)光伏器件界面材料的局限性，該小組還與中科院大連化物所張堅(jiān)研究小組合作，通過(guò)引入能級(jí)可調(diào)的三元鋅鎂氧化合物（ZMO）薄膜來(lái)提升有機(jī)光伏器件的性能；利用溶液法獲得的ZMO陰極界面緩沖層，具有功函數(shù)、界面性能、吸收等性能可調(diào)控的優(yōu)勢(shì)，在器件中能夠顯著增強(qiáng)電子傳輸與空穴阻擋能力、提高電池的短路電流、開路電壓和填充因子，最終獲得8.31%的高效率和高穩(wěn)定的有機(jī)太陽(yáng)能電池。該研究證實(shí)了帶隙可調(diào)的ZMO透明薄膜是一類可用于有機(jī)光伏器件的新型界面材料，率先將基于多元氧化物界面層的有機(jī)太陽(yáng)能電池效率突破8%，相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上（Adv.EnergyMater.2014,DOI:10.1002/aenm.201301404）。該研究為新一代能隙可調(diào)多組分半導(dǎo)體薄膜設(shè)計(jì)和光伏器件應(yīng)用提供了重要思路。

此前，鄭慶東研究小組還設(shè)計(jì)合成了多個(gè)系列新型聚合物太陽(yáng)能電池材料，并制備了相應(yīng)器件（J.Mater.Chem.,2012,22,16032–16040;Macromolecules,2013,46,4813–4821;ACSMacroLett.,2013,2,605–608），應(yīng)邀在《先進(jìn)能源材料》（Adv.EnergyMater.,2012,2,179–218)撰寫了一篇關(guān)于有機(jī)導(dǎo)電聚合物能源應(yīng)用的綜述論文，總結(jié)了具有一維納米結(jié)構(gòu)有機(jī)導(dǎo)電聚合物的可控合成策略，并探討和評(píng)述了它們?cè)谔��?yáng)能電池、鋰電池等新能源器件中的應(yīng)用前景。