河南大学光伏材料省重点实验室在自修复有机太阳能电池获得最新成果！

近日，河南大学光伏材料省重点实验室高跃岳研究员与硕士生尚陆文提出采用甲醇蒸汽进行后处理制备具有自修复特性的有机太阳能电池，该工作以" Ethanol-Processable Polyfuran Derivative for Eco-Friendly Fabrication of Organic Solar Cells Featuring Self-Healing Function"为题，发表在期刊Solar RRL,链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.202200605。

有机太阳能电池（OSCs）因其具有溶液可加工性、良好的灵活性、高效率、质量轻等特点，在学术界和工业界引起了极大的研究热潮。随着科研人员在开发高性能光伏材料和革新制备工艺等方面的不懈努力，OSCs在器件效率方面甚至可以与其他已建立的薄膜光伏相抗衡。

尽管OSCs在实验室中取得了巨大进展，但在其商业化进程中，仍有一些关键问题需要克服，即材料成本、环保问题和器件稳定性。到目前为止，高性能OSCs几乎都采用有毒的有机溶剂进行制备，如氯仿、甲苯、氯苯等。然而大多数国家都严格禁止使用这些有毒溶剂，因为它们对人类健康和周围环境存在一定的危害。因此，开发具有低成本、真正环境友好和稳定的OSCs是一项充满意义和挑战的工作。

基于上述研究现状，河南大学高跃岳研究员与硕士生尚陆文设计合成了一种简单的聚呋喃衍生物PFO（图1），因其具有较短的合成步骤和较高的收率而具有较低的材料成本。同时，PFO表现出宽的光吸收、深能级和大的空穴迁移率。

更重要的是，由于呋喃主链和支接寡聚乙二醇（OEG）侧链的协同作用，PFO在乙醇/水溶剂混合物中表现出良好的溶解性。空气和乙醇处理的基于PFO的器件在使用甲醇蒸汽后处理优化后，器件的光伏特性、载流子迁移率以及活性层形貌都有一定程度的改善（图2、3、4），最终实现了2.25%的良好效率。在环境空气中连续照射200小时后，器件效率整体呈下降趋势。但是，在不连续光照条件下，由于活性层中部分氢键的自愈合，光伏性能呈现一定程度的回升（图5）。该工作为开发具有低成本、环境友好和自修复特性的光伏材料提供了独特的见解，这对于环境保护和可持续发展而言至关重要。

图1 PFO的合成路线示意图

图2 器件的光伏特性（PFO:PCBO-12-BM是未使用甲醇处理，PFO:PCBO-12-AM是使用甲醇处理）

图3 载流子动力学

图4 形貌表征

图5 稳定性性能

河南大学为论文第一完成单位，河南大学研究生尚陆文为论文第一作者，河南大学高跃岳研究员为第一通讯作者，重庆大学陈姗姗副研究员、齐齐哈尔大学董国华副教授和河南大学谭付瑞教授为论文共同通讯作者。研究工作受到国家自然科学基金项目、河南省自然科学基金等资助、重庆卓越人才计划项目、河南省研究生英才项目资助。

延伸阅读：

高跃岳

河南大学光伏材料省重点实验室研究员，硕士生导师，毕业于哈尔滨工业大学，师从张勇研究员/杨玉林教授，主要研究方向为有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池。目前以第一或通讯作者在Nano Energy，Small，Journal of Materials Chemistry A，Journal of Materials Chemistry C，Solar RRL，Macromolecules等国际SCI期刊发表论文近20篇。

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尚陆文

河南大学光伏材料省重点实验室学生，硕士二年级，师从高跃岳研究员，主要研究方向为醇溶性光伏材料构筑及其有机太阳能电池性能研究。目前以第一作者在Solar RRL，Journal of Materials Chemistry C 发表SCI期刊2篇文章，发表会议EI论文1篇，主持河南大学研究生英才项目一项，参加太阳能电池相关国内会议2次，荣获“研究生学术新锐奖”。