有機光伏電池（OPVs）以其輕薄、柔性、可印刷等優勢，在過去幾年中吸引了廣泛的關注。然而，OPVs的效率和穩定性仍然落后于傳統硅太陽能電池。提高受體材料的電致發光效率，可以有效降低非輻射能量損失，進一步提升有機光伏電池的性能。

中國科學院化學研究所侯建輝教授團隊近期取得重大突破，通過在受體材料中引入吡咯環，成功合成出具有高電致發光性能的兩種中等帶隙受體材料：FICC-EH和FICC-BO。該研究成果發表在國際頂尖期刊《Advanced Energy Materials》上。

吡咯環：提升電致發光的關鍵

吡咯環是一種有前景的構建單元，其為一種含氮雜環化合物，因共軛結構而形成較高的穩定性和電子遷移率，可以有效提升受體材料的電致發光性能;另外，吡咯可以聚合形成聚吡咯，此導電聚合物，具有良好的電導率和環境穩定性。而其通過化學修飾或摻雜，電學和光學性能可以得到顯著調整，進而增加了在不同應用中的靈活性。然而，目前很少有研究報道基于吡咯的中等帶隙受體材料。侯劍輝團隊的研究成果，為有機光伏電池的發展提供了新的思路。

高電致發光性能的受體材料
侯劍輝團隊合成的兩種受體材料FICC-EH和FICC-BO，都表現出強烈的電致發光特性，在有機發光二極體(OLEDs)中取得了0.1%的量子效率(QE)，這表明它們具有良好的電致發光性能。

Voc耗損對于器件效率提升的關聯性

本研究使用光焱科技設備

提升器件效率的關鍵策略

研究團隊通過優化受體材料的分子結構和薄膜形貌，進一步提高了器件的效率和穩定性。

l更長的烷基鏈：FICC-BO具有更長的烷基鏈，這使得薄膜形成過程更加緩慢，有利于形成更清晰的纖維網路形貌和有序的分子堆疊，從而提高了載流子遷移率，抑制了電荷重組。

l降低能量損失：由于電致發光效率的提高，減少了非輻射能量損失，PBQx-TF:FICC-BO基礎的OPV電池在 AM 1.5G 下的能量轉換效率(PCE)達到12.0%，開路電壓(VOC)為 1.04 V，在 1000 lux LED 照明下，PCE達到25.4%。

Voc耗損對于器件效率提升的關聯性

開路電壓(VOC)是衡量太陽能電池性能的重要指標之一，它代表著電池在沒有電流輸出的情況下所能達到的電壓值。VOC耗損是指器件的實際VOC與理論VOC之間的差距，它主要由材料的能級排列、界面重組以及熱損失等因素引起。

降低Voc耗損可以有效提高器件的能量轉換效率，而提高受體材料的電致發光效率可以有效降低Voc耗損。這是因為，電致發光效率高的受體材料，其非輻射重組損失較少，從而可以有效降低Voc耗損。在該研究中，FICC-BO的高電致發光效率，有效地降低了Voc耗損，最終使器件的開路電壓達到 1.04 V。

侯劍輝團隊在研究中使用了光焱科技(Enlitech)的多款設備，為其研究提供了強有力的技術支持。

lSS-X50 AM1.5G 太陽光模擬器：該設備可以模擬真實的太陽光譜，為有機光伏電池提供標準的測試環境，確保測試結果的準確性和可靠性。

lQE-R光伏/太陽能電池量子效率量測方案：該設備可以測量不同波長光照下器件的外部量子效率(EQE)，幫助研究人員分析光電轉換過程，優化器件結構和材料選擇。

lREPS鈣鈦礦與有機光伏Voc損耗分析系統：該設備可以分析器件的Voc損失，幫助研究人員了解器件性能的瓶頸，找到提升效率的方案。

lFTPS傅立葉轉換光電流測試儀 (FTPS) / 高靈敏度外量子效率(HS-EQE)：該設備可以測量器件的光電流譜，幫助研究人員分析器件的電荷傳輸和重組過程。

本文參數圖:

Fig. S12_ 外部量子效率(EQE)譜、歸一化的電致發光(EL)譜以及電致發光外部量子效率(EQEEL)。展示了兩種材料混合薄膜的光電轉換效率和電致發光性能。可以幫助評估器件的整體性能，并分析電致發光效率對器件性能的影響。*本數

Figure S13. 短路電流密度(JSC)與光強度的關系。幫助了解器件的光電轉換效率與光強度的關系，為器件的應用提供參考。

Table S3. 能量損失(Eloss)的相關參數，包括帶隙(Eg)、電子傳輸層(ECT)的能級、能量損失、輻射損失和非輻射損失。展示了兩種材料混合薄膜的能量損失情況，可以幫助研究人員分析器件的性能瓶頸，并為優化器件設計提供指導。

原文出處:ADVANCED ENERGY MATERIALS

推薦設備_

1.      SS-X系列_AM1.5G太陽光模擬器

2.      QE-R_流行和值得信賴的 QE / IPCE 系統

具有以下特色優勢：

l高精度: QE-R 系統采用高精度光譜儀和校準光源，確保EQE測量的準確性和可靠性。

l寬光譜范圍: QE-R 系統的光譜范圍覆蓋紫外到近紅外區域，適用于各種光伏材料和器件的EQE測量。

l快速測量: QE-R 系統具有快速掃描和數據采集功能，能夠高效地進行EQE光譜測量。

l易于操作: QE-R 系統軟件界面友好，操作簡單方便，即使是初學者也能輕松上手。

l多功能: QE-R 系統不僅可以進行EQE測量，還可以進行反射率、透射率等光學特性的測量，具有多功能性。

3.      REPS_鈣鈦礦與有機光伏Voc損耗分析系統

4.      FTPS_  傅立葉變換光電流測試儀