李刚强

有机光伏电池（OSCs）以其轻薄、柔性、可印刷等优势，在过去几年中吸引了广泛的关注，被认为是下一代光伏技术的理想选择。然而，OPVs 的效率和稳定性仍然落后于传统硅太阳能电池。实现低成本和印刷友好的 OSCs 制备，需要采用具有简单结构的光活性分子的厚膜器件。因此，对于非稠合环受体材料，如何在较厚的器件中实现高能量转换效率 (PCE)，具有重大意义。香港理工大学李刚教授团队近期取得重大突破，他们利用顺序沉积 (SD) 方法，成功将 D18:A4T-16 有机活性层的效率从传统的混合浇注方法的 8.02% 提升至 14.75%，该器件厚度达到 300 纳米。 这一研究成果发表在国际顶尖期刊《Advanced Energy Materials》上。

二元有机太阳能电池 (Binary Organic Solar Cell, BOSC) 是一种利用两种有机材料组成的太阳能电池。这两种材料通常是供体和受体材料，它们共同形成一个异质结构，以提高光电转换效率。然而，二元有机太阳能电池的发展仍然面临着一些挑战，其中最主要的是非辐射复合损耗问题。非辐射复合是指光生电子和空穴在未参与电荷收集的情况下直接复合，导致能量损失，降低效率。因此，如何降低二元有机太阳能电池中的非辐射复合损耗，是提升其性能的关键。

有机太阳能电池（OSCs）近年来在光伏领域备受关注，其低成本、轻薄柔性和可大面积制备的优势，使其在建筑一体化、柔性电子等领域具有巨大的应用潜力。然而，有机太阳能电池的效率和稳定性仍然面临挑战，其中一个关键问题是阴极界面层（CIL）的性能限制。在最近发表在《先进能源材料》期刊上的重要研究中，由深圳职业技术大学胡汉林教授、香港理工大学李刚教授以及河南科技学院张万庆教授等共同领导的团队，揭示了一种利用多酚化合物改善有机太阳能电池阴极界面层的突破性策略，成功提升了有机太阳能电池的效率和稳定性，为推动有机太阳能电池的应用发展迈出了重要一步。

有机太阳能电池（OPV） 凭借其轻薄、 柔性可弯曲和成本低廉等优势， 成为新一代光伏技术的重要发展方向。 而近年来， 全小分子有机太阳能电池（ASM OPV） 因其更易于合成、 更高的材料可重复性、 以及更易于精确调控材料特性等优点， 受到科研人员的广泛关注。 与聚合物太阳能电池相比， 全小分子有机太阳能电池ASM OPV 具有以下显著的优势和劣势：优点:1. 高纯度和可控性: 小分子材料可以通过精确的化学合成获得高纯度， 这使得材料特性更易于控制和重现， 从而提高电池性能的一致性和稳定性。2. 电子迁移率高: 小分子材料通常具有较高的电子迁移率， 这有助于提高电池的光电转换效率。3. 溶液加工性: 小分子材料通常易溶于有机溶剂， 适合溶液加工技术， 例如旋涂、 刮涂和印刷， 这些技术具有低成本和大面积制备的潜力。4. 结构灵活性: 小分子材料的化学结构可以通过分子设计灵活调整， 以优化光吸收、 电荷传输和能级匹配。5. 热稳定性: 小分子材料的结构稳定性较高， 一般具有更好的热稳定性， 这有助于提高电池的使用寿命。缺点:1. 薄膜形成难度: 小分子材料在成膜过程中容易出现结晶和相分离现象， 这会影响薄膜的均匀性和电池性能。2. 溶剂选择有限: 虽然小分子材料可以溶解在有机溶剂中， 但合适的溶剂选择有限， 这可能会影响制程的灵活性。3. 机械柔韧性较差: 小分子材料的机械柔韧性一般不如聚合物材料， 这可能会影响电池在柔性基板上的应用。4. 成本相对较高: 由于小分子材料的合成过程较为复杂， 纯度要求高， 其成本通常高于聚合物材料。5. 能级匹配挑战: 小分子材料的能级匹配需要精确设计， 这对材料设计和制备提出了更高的要求。另外， ASM OPV 系统也存在着一些问题， 例如 其分子堆积和聚集结构通常比聚合物系统更加脆弱， 导致其在实际应用中更容易发生性能衰退。近期， 香港理工大学李刚教授团队 在 Advanced Materials 期刊上发表了重要研究成果， 为提升全小分子有机太阳能电池的稳定性指明了新方向。

2004年在《科学》杂志上首次报道，石墨烯因其令人印象深刻的特性而通常被称为“奇妙材料”。 首次剥离石墨烯的两位科学家Geim和Novoselov因其对石墨烯的开拓性研究而荣获2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是已知存在的最薄的材料，同时也极其坚固——比钢强200倍。石墨烯是一种极好的导电和导热材料，具有光学透明性。石墨烯的应用广泛，可用于能量存储，光电探测器和计算机芯片。石墨烯的结构和键合方式使其非常适合拉曼光谱学研究。石墨烯是一类原子层厚的碳；碳原子排列成六方晶格。sp2碳的键合形成高度可极化的π 键，从而具有强烈的拉曼信号。这是因为分子在振动过程中，分子极化率发生变化，产生了“拉曼活性”。拉曼光谱可用于评估石墨烯的质量和厚度。由于显微拉曼光谱是无损的，且具有高的空间和光谱分辨率，因此该技术非常适合于获取有关石墨烯薄膜的详细信息。拉曼光谱一般不需要或很少需要样品的制备，进一步增加了其易用性和低损坏风险。在本应用文章中，将使用爱丁堡仪器公司的RM5显微拉曼光谱仪来研究和表征石墨烯材料。