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
