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有没有想过这样一天？

阳光透过巨大的落地玻璃窗，室内温度丝毫没有上升，但能量却悄悄被存储，运用到其他地方。

这不是梦想，而是科学家们正在进行的研究。

有机太阳能电池（或有机光伏器件）采用有机共轭分子（或高分子）作为光敏层，通过溶液加工的方法制备，具有低成本、质轻、柔性、多彩、半透明的优势，适用于更广泛的应用场景，甚至可以被制作成房屋玻璃。

但是，相对于硅太阳能电池，有机太阳能电池的光电转换效率依然很低，是制约其产业化的重要因素之一。近年来，人们发现将多种有机染料分子共混（即多元共混策略）可以有效提高光伏器件效率，然而对于其中的原理并不明确，这也直接导致了对于多组分共混器件材料筛选准则的缺失，并成为进一步制备高性能器件限制因素。

近日，浙江大学杭州国际科创中心（以下简称浙大科创）未来科学研究院青年PI左立见老师在此领域取得重要进展，首次揭示了“稀释”（有机染料分子共混）效应原理，从物理原理的角度为我们提供了多组分共混器件材料筛选依据。该成果以《Dilution effect for highly efficient muliple-component organic solar cells》为题，发表于《自然》子刊《nanotechnology》。

发挥“鲶鱼效应” 激活有机光伏器件“一池春水”

众所周知，太阳能是当前非常理想的清洁能源。而当前太阳能电池则主要采用单晶硅器件，具有转换效率高、使用寿命长等优势，同时也伴随着质地脆弱、颜色单调、制备成本高、能量返回周期长等缺点。因此，有机光伏电池成为一个新的研发方向。

相较而言，有机光伏电池具有重量轻、制作工艺简单、可通过低成本的印刷工艺制备大面积柔性器件等突出优点，具有广阔的应用前景。如何进一步提高光伏效率，是目前研究的重点。

左立见老师团队在总结前人实验现象的基础上，首次揭示了“稀释效应”原理。他们在实验中发现，将有机发光染料分散在一个宽带隙染料分子中时，分子的带隙会变宽，电子-震动耦合会降低，体系的非辐射复合能量损失会降低，光电转换效率会提高。就好比在一群鲫鱼中，加入了鲶鱼，鱼群的运动效率会提高一样。研究进一步发现，多组分共混体系中电荷在分子异质结界面可以“自由”转移，为加入受体提高转换效率提供了理论基础。

根据这一“稀释效应”原理，研究团队提出了多组分有机光伏器件的材料选择设计准则，包括相容性、能级结构、带隙等要求，并取得了试验成功，制备出性能高达18.3%的有机光伏器件，有力推动有机光伏产业化。

在“浙”里追逐“科创产业梦”

如何让科技创新赋能日常生活？长期从事材料和器件性能构效关系以及器件物理方面研究的左立见老师正在探索。博士毕业于浙江大学，长期在华盛顿大学从事材料科研工作的他，已通过材料和器件结构创新设计，在器件性能方面取得多项突破性进展，并在Sci. Adv、JACS、Nat. Commun.等发表论文80余篇，获得专利授权1项。

在他看来，让科技服务产业发展，让科学原理实现更优传播，都是和科技创新本身一样重要的事情，而这也是他选择浙大科创的原因。他希望在这个舞台上，实现“科技报国”的梦想。

“我目前在科创中心未来科学研究院主要是做钙钛矿方面的研究，如果说有机太阳能电池用到的材料是“塑料半导体”，可通过溶液加工得到。那么钙钛矿电池用到的材料就像“盐”一样，它就像是硅材料与可溶液加工聚合物之间的过渡地带，集成了两者的优势，具有重要的科学研究价值和广阔的应用前景！”

左立见表示，他的研究项目涉及材料、化学、物理、光学等多学科交叉的综合性领域，而浙大科创未来科学研究院就是专门探索这些未来可能会对产业发展产生重大影响的前沿科技，“不能闭门造车，一定要到产业里去，了解他们的真实需求，做出有应用价值的研究！”

他希望和团队成员一起，利用好浙大科创这一交叉汇聚、产学融合的高能级创新平台，带领团队聚焦钙钛矿太阳能电池稳定性等问题，开展前瞻性研究，为大规模工业化、产业化提供科研支撑。