本报讯（记者 莫文艺）近日，华南师范大学华南先进光电子研究院周国富教授团队青年拔尖人才辇理副教授在有机太阳能电池研究方面屡获重大突破，并在国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》发表题为《Ternary Non-Fullerene Polymer Solar Cells with 13.51% Efficiency and a Record-High Fill Factor of 78.13%》论文。辇理副教授为论文第一作者和通讯作者，周国富教授为共同通讯作者，华南师范大学为第一单位。这是该校首次以第一单位在影响因子大于30的国际顶级期刊上发表原创性学术论文，并作为封底论文刊登，是华南师大在自然科学研究上的又一历史性突破。
有机太阳能电池以其可溶液加工、质轻、柔性等优势，成为了新一代太阳能电池技术的重要代表。近年来，三元共混策略被广泛地应用于聚合物太阳能电池中来大幅提高器件性能。聚合物太阳能电池的效率由三个参数共同决定，即短路电流密度、开路电压和填充因子。在三元共混聚合物太阳能电池中，通过使用吸收光谱互补的第三种材料可以极大地提高短路电流密度。同时，开路电压也可以通过组分地改变而连续地进行调节。但是，目前依然缺少有效的提高三元共混聚合物太阳能电池填充因子的方法，并且由于更复杂的动力学过程，对于非富勒烯体系三元共混聚合物太阳能电池的填充因子则更难调控。截止到目前为止，绝大多数高性能的三元共混聚合物太阳能电池的填充因子低于70%。
为解决三元电池中的低填充因子问题，辇理副教授开发出使用强聚集聚合物材料添加到经典的非富勒烯聚合物太阳能电池体系来提高共混体系填充因子的方法。强聚集聚合物的添加显著提高了共混薄膜的结晶性。在三元电池中，载流子的抽取得到了极大的改善并且载流子的复合得到了有效的抑制。作为结果，在添加了强聚集聚合物以后，基于PBDB-T:ITIC非富勒烯聚合物太阳能电池的效率从10.82%提升到12.70%，填充因子从71.85%提高到78.07%。对于PBDB-T:IT-M非富勒烯聚合物太阳能体系，电池的效率从11.71%提升到13.51%，填充因子从72.07%提高到78.13%。这是目前报道的三元共混聚合物太阳能电池的最高效率以及填充因子。这种使用强聚集聚合物作为添加剂的方法可以广泛应用于制备高性能有机太阳能电池中，同时此方法在不需要新的化学合成的基础上，激发了现有材料体系的性能潜能并扩展了其应用多样性，因而具有重要科学研究价值和产业化前景。
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