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“博新计划”入选者马晓玲在《国家科学评论》上发表高效率有机光伏器件的研究成果

2020-12-30 0 新闻公告 来源:北京交通大学新闻网

我校光学工程学科博士后马晓玲近期在National Science Review《国家科学评论》(简称NSR)上发表最新研究成果。NSR创刊于2014年3月,由中国科学院主管,科学出版社主办,旨在以多种形式全面反映国内外重大研究进展,尤其是重点报道中国具有代表性的科学研究进展,成为世界了解中国前沿科技突破和重要活动的高端平台。

马晓玲博士基于兼容性较好的高效非富勒烯材料Y6及其衍生物Y6-1O为受体,宽带隙聚合物材料D18-Cl为给体,制备出效率为17.91%的三元有机光伏器件。该值是有机光伏器件最高效率之一。在该工作中,利用磁控光电流研究电荷分离的方法被首次引入至三元体系,据此得出三元器件内电荷分离更加有效的结论,这为分析三元器件性能的提升提供了更为坚实的证据。

D18-Cl:Y6和D18-Cl:Y6-1O两种二元器件展现出了互补的短路电流密度(25.53 mA cm?2vs.22.72 mA cm?2),填充因子(75.88% vs.73.14%)和开路电压(0.881 V vs. 0.929 V)。当第三组分Y6-1O在受体中的含量达到30 wt%时,器件性能达到最优。与主体系相比,三元器件的短路电流密度,填充因子和开路电压分别提升至25.87 mA cm?2,76.92%和0.900 V。除了增强的光子俘获外,适量Y6-1O的引入可同时优化有源层的相分离程度及分子排布,促使激子解离和载流子传输更为有效,器件性能得以提升。

图1(a)相应二元和三元有机光伏器件的电流-电压曲线;(b)最优二元及三元器件的磁控光电流曲线。

(a)二元及三元混合薄膜的2D-GIWAXS图像;(b)混合薄膜面内和面外方向GIWAXS剖面图;(c)混合薄膜的TEM图。

该工作以“Approaching 18% efficiency of ternary organic photovoltaics with wide bandgap polymer donor and well compatible Y6:Y6-1O as acceptor”为题,发表在National Science ReviewDOI:10.1093/nsr/nwaa305上。第一作者为北京交通大学马晓玲博士,通讯作者为北京交通大学张福俊教授。

马晓玲攻读博士学位期间,主要从事三元有机光伏器件方面的研究,提出了关于材料甄选的新方法和机理研究的新手段。以第一作者身份在National Science Review,Energy & Environmental Science,Advanced Energy Materials等高水平期刊发表SCI论文10篇(其中9篇发表在影响因子大于10的期刊上),受邀参编英文专著一部;连续两次荣获“研究生国家奖学金”;2019年荣获北京交通大学“知行奖学金”;2020年荣获第十六届“王大珩光学奖高校学生奖”。2020年6月毕业于北京交通大学光学工程专业,入选2020年度“博士后创新人才支持计划”。


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