新華社天津8月10日電（張建新 吳軍輝）南開大學(xué)陳永勝教授團隊在有機太陽能電池研究領(lǐng)域獲重大突破，他們設(shè)計、制備的具有高效、寬光譜吸收特性的疊層有機太陽能電池材料和器件，實現(xiàn)了17.3%的光電轉(zhuǎn)化效率，刷新了文獻報道的有機/高分子太陽能電池能量轉(zhuǎn)化效率的世界紀錄。

這一成果讓有機太陽能電池距離產(chǎn)業(yè)化更近一步。10日，相關(guān)論文在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

有機太陽能電池是解決環(huán)境污染、能源危機的有效途徑之一，其在質(zhì)輕、柔軟、半透明、可大面積低成本印刷、環(huán)境友好等方面遠優(yōu)于傳統(tǒng)太陽能電池，被認為是具有重大產(chǎn)業(yè)前景的新一代綠色能源技術(shù)。然而，如何提高光電轉(zhuǎn)換效率始終困擾著各國科學(xué)家，也直接決定著有機太陽能電池能否走出實驗室、走進人類生產(chǎn)生活。

近年來，有機太陽能電池研究迅猛發(fā)展，實現(xiàn)了14%－15%的光電轉(zhuǎn)化效率，但仍落后于其他以無機材料（如硅）為主的太陽能電池。“主要由于有機高分子材料本身較低的載流子遷移率限制了活性層厚度，因此太陽光不能夠獲得有效利用。”陳永勝說，疊層太陽能電池不僅可以克服上述難題，還可以充分發(fā)揮有機和高分子材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)優(yōu)良的可調(diào)性特征，通過疊層電池中前后電池里活性材料互補的光吸收，更有效地利用太陽光，從而實現(xiàn)更高的能量轉(zhuǎn)換效率。

陳永勝教授團隊與中科院國家納米科學(xué)中心丁黎明教授、華南理工大學(xué)葉軒立教授研究團隊合作，利用半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停瑥睦碚撋项A(yù)測了有機太陽能電池的最高效率（20%以上）和理想活性層材料的參數(shù)要求。在此基礎(chǔ)上，他們以在可見光區(qū)域和近紅外區(qū)域具有良好互補吸收的兩種材料分別作為前電池和后電池的活性層材料，采用成本低廉與工業(yè)化生產(chǎn)兼容的溶液加工方法，制備了一種高效的有機太陽能器件，獲得了17.3%的驗證效率。

研究人員介紹，依據(jù)該工作提出的模型和設(shè)計原理，結(jié)合有機高分子材料結(jié)構(gòu)的多樣性和可調(diào)性，通過對材料和器件的進一步優(yōu)化，非常有望獲得和無機材料類似的能量轉(zhuǎn)化效率，從而為有機太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化提供有力技術(shù)支撐。