上海交大最新研究：有机光伏迈向20%效率

上海交大最新研究：有机光伏迈向20%效率

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https://wap.sciencenet.cn/blog-3607466-1449644.html

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https://ic.cas.cn/news/kyjz/202307/t20230726_6835499.html

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https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/2/538576.shtm

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https://news.sciencenet.cn/htmlpaper/2024/9/202494165232660117696.shtm

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https://scce.sjtu.edu.cn/index_hyzh/4094.html

近日，上海交通大学化学化工学院朱磊助理研究员与刘烽教授团队在Nature Reviews Electrical Engineering期刊发表综述论文，系统总结了有机光伏技术近年来的重要进展，并展望了未来发展方向。该研究指出，通过新兴材料的发展和薄膜形貌的优化，有机光伏器件效率已突破20%的关键门槛，这一突破性进展为该技术的商业化应用奠定了重要基础。

有机光伏（Organic Photovoltaics, OPV）技术因其柔性、轻质、半透明和环保等特点，在可再生能源领域展现出巨大潜力。然而，相对较低的光电转换效率一直是制约其商业化应用的主要瓶颈。近年来，随着材料科学和器件工程的快速发展，这一状况正在发生改变。

上海交大研究团队的综述论文指出，自2015年以来，研究人员在材料设计和薄膜形貌控制方面取得了突破性进展。通过优化光吸收、载流子传输和激子解离效率，有机光伏器件的整体性能显著提升。特别是20%效率的突破，标志着该技术已达到一个重要的里程碑。

效率突破的背后，是多项关键技术的协同进步。在材料创新方面，研究人员开发了多种新型有机半导体材料，包括高性能的给体和受体材料。这些新材料具有更优的光吸收特性和电荷传输能力，为效率提升提供了基础。

薄膜形貌优化是另一个关键因素。通过精细调控活性层的形貌，研究人员能够改善光生激子的解离效率，减少电荷复合，从而提高器件性能。例如，香港城市大学团队通过引入平面混合异质结结构，成功抑制了三线态激子的形成，将光电能量转换效率提升至19%。

尽管效率突破为有机光伏技术的商业化应用带来了新的希望，但仍面临一些挑战。首先是大面积模组制备技术的成熟度问题。目前，大多数高效率器件是在实验室规模下制备的，如何实现从实验室到工业生产的跨越，是亟待解决的问题。

其次是器件封装和长期稳定性问题。有机光伏器件在实际使用环境中需要具备足够的耐候性和使用寿命。研究人员正在开发新型封装材料和技术，以保护器件免受水氧侵蚀，延长其工作寿命。

随着人工智能技术的快速发展，机器学习在材料设计和器件优化中的应用前景广阔。通过分析大量实验数据，研究人员能够更有效地预测材料性能，加速高性能有机光伏器件的研发进程。

此外，有机光伏技术的多功能化也是未来的重要发展方向。例如，华中科技大学团队开发的可拉伸有机太阳能电池，不仅具有高达16%的光电转换效率，还能承受95.5%的拉伸形变，为可穿戴设备提供了理想的供能解决方案。

有机光伏技术效率突破20%的关键门槛，标志着该技术已进入新的发展阶段。虽然仍面临一些技术和工程上的挑战，但随着材料科学、器件工程和人工智能技术的持续进步，有机光伏有望在不久的将来实现商业化应用，成为重要的可再生能源技术之一。