我国基于碳量子点材料制备出高效低成本有机太阳能电池

7月3日，北京师范大学范楼珍教授团队和中科院化学所侯剑辉研究员团队通过一步合成法制备出六角极化雪花状碳量子点材料（Six-SL-CQDs），基于这种低成本材料制备的有机太阳能电池具有较高的功率转化效率和良好的稳定性，突破了碳量子点材料在太阳能电池中性能不佳和成本高的局限。相关成果7月3日发表于《焦耳》期刊上。

有机太阳能电池功率转换效率虽已超过20%，但活性层材料成本高、制备工艺复杂限制了实际应用。碳量子点虽具有低成本优势，但量子限制效应导致激子结合能强，作为活性层材料时功率转换效率仅约1%，这限制了它的应用。对此，研究人员以1,2-双(氰甲基)苯和3,4,5,6-四氟邻苯二甲酸为前驱体，通过溶剂热法一步合成Six-SL-CQDs，成本仅18.07美元/克，可作为有机太阳能电池的受体材料（主流受体材料成本高达9000美元/克）。在此基础上，研究人员以PBDB-TF（乙基己基噻吩基苯并二噻吩共聚物）为给体材料，以Six-SL-CQDs为受体材料，制备出PBDB-TF:Six-SL-CQDs基新型有机太阳能电池。测试表明，这种新型有机太阳能电池最大功率转换效率达10.3%，器件效率降低到其初始值80%所需时间超过2078小时，突破了碳量子点基太阳能电池的性能和成本瓶颈。

该工作解决了碳量子点材料在有机太阳能电池中性能低、成本高的难题，推动了碳量子点材料在光电器件中的实际应用。