有机光伏(先导专项成果④｜有机光伏：让“万物互联”梦想照进现实)

作者 |李丹 甘晓

2014年起，中国科学院启动战略性先导科技专项（B类）💝“功能pi(π)-体系的分子工程”（以下简称♑“先导专项”）。

在先导专项支持的5年工作里，由中国科学院🧸院士🦩朱道本、万立骏担任首席科学家，来自中国科学院化学研究所、长春应用化学研究所、上海有机化学研究所以及微电子研究所等多家单位的科研人员通力合作，产生一批原创性的具有世界领先水平的创新成果。

从12月11日起，《中国科学报》盘点该项目支持下，科学家在6个不同领域取得的成果。

领域一| 有机热电材料：未来绿色能源新翘楚

领域二| 石墨炔：开辟碳材料新世界

领域三| 有机半导体：从新分子迈向传感器

领域四

有机光伏：让“万物互联”梦想照进现实

“万物互联”——未来生活将和物联网的普及紧密相关，“万物”感知世界的信息节点则需要电来驱动。

有机光伏技术发展将对“万物互联”产生巨大推动。

中科院化学所研究员侯剑辉介绍，在中国科学院战略性先导科技专项（B类）“功能pi(π)-体系的分子工程”专项支持下，研究团队设计了新的有机光伏材料，基于新材料提升光伏效率的理论极限，不断推𝔍进有机光伏电池实现更高的性能。

上世纪50年代，科学家们发现一些具有共轭结构的有机分子可以实现光伏效应。

1🃏990年前后，采用有机材料制备光伏器件的基本方法逐渐确立，有机光伏方向逐渐成为化学与材料学领域的研究热点。

根据前期的理论预测，有机光伏电池的光电转换效率极限大约为10%左右。

近年来，一场有机光伏的“极限运动”在世界范围内如火如荼地展开。

2014年前后，中国学者的工作已代表世界有机光伏研究领域的最高水平。

化学所科研人员同时在“给体材料”和“受体材料”两方面发力。

2011年，他们首先设计了一种具有共轭侧基的BDT-T聚合物作为新型给体材料。

此后，他们进一步投入多年时间将完善该材料体系。

“科学家采用这类聚合物开展了♑大量基础研究，取得了很多突破性结果；尤其是近3年来，关于光伏效率的突破都是采用这类聚合物作为给体材料实现的。”侯剑辉表示。

在受体材料方面，研究人员则将科学研究的目标从富勒烯转向非富勒烯。

他们在聚合物给体的结构𝔍单元上引入两个氟取代𝓀基、非富勒烯受体的末端基团中引入四个氟取代基，使有机光伏电池获得了超过13%的光伏效率，创造了当时的世界最高纪录。

这项工作已被引用1000多次。

国际评估专家指出：“这为受到钙钛矿电池冲击而日渐衰落的聚合物太阳能电池研究注入了新的活力。”

基于上述基础研究工作，研究人员针对室内应用的低功耗、离网电子产品的能源供应专门设计了有机光伏电池。

由于该电池与室内光源具有良好的匹配，其光伏效率达到了26%，并且具有出色的稳定性——在室内光源连续照射超过1000小🌸时，依然可以保持其初始效率。

不久的将来，在室内使用温度传感器、体重计、监控装置、智能标签等微功🍷率电子产品，就可以通过室内光源直接获得电能，从而摆脱恼人✱的电源线或反复充电过程的束缚。

“万物互联”梦想将以更加便捷的方式走入生活，基础科学研究成果与未来生活越来越近。

编辑 | 赵路

排版 | 志海 郭刚