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非富勒烯聚合物太阳能电池

供稿人:温一村  供稿时间:2019-6-5   关键字:非富勒烯  聚合物太阳能电池  论文分析  专利分析  

聚合物/富勒烯太阳能电池以其成本低廉、质量轻、柔性和半透明等一系列特质,在过去数年内成为第三代太阳能电池中的研究热点,但富勒烯及衍生物在可见光和近红外区具有吸收弱、化学合成步骤繁琐、电学性能和分子结构固定等一系列缺点,导致聚合物/富勒烯太阳能电池效率进一步提高的前景不佳,而非富勒烯聚合物太阳能电池的受体材料是聚合物,在可见光区具有强而宽的吸收峰,在结构和能级上具有很高的调控度,有望代替聚合物/富勒烯太阳能电池,然而到目前为止,非富勒烯聚合物太阳能电池的最高效率相比于聚合物/富勒烯太阳能电池仍然存在很大的差距,如何提高非富勒烯聚合物太阳能电池的光电效率是当下的核心研究问题。

根据高被引文献分析,非富勒烯类受体的研究一直是该领域的研究焦点,例如以绕丹宁和噻唑烷-2, 4-二酮为端基的不对称结构有机受体分子、含萘并二噻吩小分子受体材料、基于苝二酰亚胺结构的小分子受体、萘酰亚胺-卟啉星型电子受体分子等;此外,在非富勒烯聚合物太阳能电池研究中,由于聚合物太阳能电池的光活性层通常采用溶液旋涂的方式进行加工,溶剂的选择对其形貌以及电池的能量转化效率至关重要,同时考虑到环境因素,如何取代其中的含卤试剂,通过选择试剂或改良加工工艺来优化活性层的形貌是最近的研究热点之一。

从各年度国际专利申请和公开的数量来看,从各年度国际专利申请和公开的数量来看,非富勒烯聚合物太阳能电池从2013年才逐渐发展起来,目前正处于技术萌芽期。从公开专利的区域分布看,除去世界知识产权局(WO)及欧洲专利局(EP)授权范围内公开的专利,中国和美国是非富勒烯聚合物太阳能电池技术的研究和潜力最被看好的地区。此外,日本也是非富勒烯聚合物太阳能电池技术的发展热点地区。

在非富勒烯聚合物太阳能电池研究方向,相关高被引论文成果几乎全部由我国科学家主持,相关机构包括北京大学、中科院化学所、福建师范大学、国家纳米科学技术中心、西安交通大学等,国际上的领先研究机构包括北卡罗来纳大学教堂山分校、瑞典林雪平大学(Linköping University)等。

 


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