报告题目：有机光伏器件中电压损失的光物理研究

报告人：伦敦帝国理工 钱德平 博士

报告时间：2022年1月22日14:00

报告地点：龙赛理科楼南楼201会议室

报告人简介：

钱德平，2020-2021在伦敦帝国理工从事博士后工作，研究有机光伏器件中的电荷拆分动力学过程。2017-2019在瑞典林雪平大学从事博士后工作，研究有机光伏器件中的电压损失机理。2013-2017年在瑞典林雪平大学攻读博士学位，从事有机太阳能电池器件物理研究。2010-2013年硕士在中科院化学所从事有机太阳能电池共轭聚合物给体材料的设计与合成研究。其先后在Nature, Nature Materials, Nature Energy, JACS, Macromolecules 等国际一流期刊发表论文30余篇，文章总引用次数近6000次。其中一作文章单篇引用超400次的文章两篇。

报告摘要：

为实现国家《十四五发展规划》中碳中和目标及促进低碳经济发展，近年来，可溶液加工的有机太阳能电池在有机材料，器件机理和电池效率方面都得到了快速发展。有机太阳能电池由于具有活性层薄、轻质、柔性、结构简单、可制备成半透明器件等优点，在便携式能源、建筑光伏一体化等方面展现了巨大的应用前景，有望突破晶硅电池在应用场景方面的局限性，成为一种颠覆性光伏技术。目前，实验室制备的小面积有机太阳能电池效率（PCE）已经突破18%。本报告将介绍作者本人在有机光伏电池材料和器件机理两方面所做出的贡献。首先，我们设计合成的共轭聚合物给体材料PBDB-T及其衍生物在与非富勒烯受体材料组成的新型的材料体系多次打破了该领域器件效率的世界记录。其次，我们通过光谱手段重点研究并定量分析了基于非富勒烯受体材料的有机光伏器件中的开路电压损失，并提出了三态模型理论。最后，我们结合量子化学计算研究了三态模型如何影响有机光伏器件的发光行为，并系统阐述了器件中的非辐射复合所导致的电压损失。

主要文献：

1. X. Chen, ^# D. Qian, ^#* Y. Wang, T. Kirchartz, W. Tress, H. Yao, J. Yuan, M. Hulsbeck, M. Zhang, Y. Zou, Y. Sun, Y. Li, J. Hou, O. Inganas, V. Coropceanu,* J. Bredas,* F. Gao,* Nat. Energy 6, 2021, 799-806.

2. D. Qian, Z. Zheng, H. Yao, W. Tress, T. Hopper, S. Chen, S. Li, J. Liu, S. Chen, J. Zhang, X. Liu, B. Gao, L. Ouyang, Y. Jin, G. Pozina, I. A Buyanova, W. M Chen, O. Inganäs, V. Coropceanu, J. Bredas, H. Yan, J. Hou, F. Zhang, A. A Bakulin, F. Gao, Nat. Mater. 2018, 17, 703-709. (citation: 385)

3. D. Qian, W. Ma, Z. Li, X. Guo, S. Zhang, L. Ye, H. Ade, Z. Tan, J. Hou, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8464-8467. (citation: 83)

4. D. Qian, L. Ye, M. Zhang, Y. Liang, L. Li, Y. Huang, X. Guo, S. Zhang, Z. Tan, J. Hou, “Design, application, and morphology study of a new photovoltaic polymer with strong aggregation in solution state”, Macromolecules, 2012, 45, 9611-9617. (citation: 512)

5. D. Qian, B. Liu, S. Wang, S. Himmelberger, M. Linares, M. Vagin, C. Müller, Z. Ma, S. Fabiano, M. Berggren, A. Salleo, O. Inganäs, Y. Zou, F. Zhang, “Modulating molecular aggregation by facile heteroatom substitution of diketopyrrolopyrrole based small molecules for efficient organic solar cells”, J. Mater. Chem. A. 2015, 48, 24349-24357.

6. D. Qian, Q. Xu, X. Hou, F. Wang, J. Hou, Z. Tan, “Stabilization of the film morphology in polymer: Fullerene heterojunction solar cells with photocrosslinkable bromine-functionalized low-bandgap copolymers”, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2013, 51, 3123-3131.

7. W. Zhao, D. Qian, S. Zhang, S. Li, O. Inganäs, F. Gao, J. Hou, Adv. Mater. 2016, 28, 4734-4739. (citation: 1573)

8. J. Liu, S. Chen, D. Qian, B. Gautam, G. Yang, J. Zhao, J. Bergqvist, F. Zhang, W. Ma, H. Ade, O. Inganäs, K. Gundogdu, F. Gao, H. Yan, Nat. Energy 1, 2016, 16089. (citation: 914)

9. A. Gillett, A. Privitera, R. Dilmurat, A. Karki, D. Qian, A. Pershin, G. Londi, W. Myers, J. Lee, J. Yuan, S. Ko, M. Riede, F. Gao, G. Bazan, A. Rao, T. Nguyen, R. Friend, Nature, 2021, 597, 666–671.