香港發現新材料體系 有望改寫有機太陽能電池發展

香港科技大學化學系顏河教授領導的研究團隊，近日發現一個新的材料體系，有望改寫有機太陽能電池的未來發展。利用該材料造成的有機太陽能電池，能於接近零的電荷分離驅動力下，達到高效及高速的電荷分離，意味著較環保的有機太陽能電池，可望媲美無機太陽能電池的效能水平，這項突破性成果已於6月在Nature Energy雜誌上發表。

有機太陽能電池是一項重要的第三代太陽能電池技術，它需要0.3eV或以上的驅動力，才能進行發電的必須步驟，即電荷分離。這大大限制了有機太陽能電池的發展，因為對驅動力的需求，令有機太陽能電池無可避免地產生較大的電壓流失，因而限制了它的光電轉換效率。

這個科學界研究廿載的難題，如今可能被顏河教授的團隊破解。香港科技大學團隊與瑞典林雪平大學的高峰教授、以及美國北卡羅來納州立大學的Kenan Gundogdu教授合作，於驅動力接近零的情況下，利用由新材料體系造成的有機太陽能電池，實現了0.1-3皮秒間發生超快速電荷分離。

這項突破將對有機太陽能電池產生革命性影響，現今表現最佳的有機太陽能電池，也只能達到12% 至13% 的光電轉換效率。若電荷分離所需要的驅動力被減至接近零，電池最高轉換效率將可提升至20% 至25%，足以媲美當今最先進的無機太陽能電池，而相關成果亦引發一系列包括有機太陽能電池中的電荷分離和複合是如何發生等問題，並將引起新一輪有關有機半導體材料中光物理過程的研究。

這項研究成果是過去兩年顏河教授團隊取得的第3個重要突破，之前兩項成果分別於Nature Comm., 2014, 5293和 Nature Energy, 2016, 15027發表。2014年，團隊發現一個能加速有機太陽能電池材料發展的新方法，團隊於今年初利用這方法，以環保方式製作出當時全球最高效率有機太陽能電池。

顏河教授畢業於北京大學，2004年於美國西北大學獲得博士學位。2012年加入香港科技大學之前，曾於著名有機電子公司Polyera Corporation領導一個科研團隊。