近日，郑州大学研究团队取得重大突破，研发出一种新型低成本聚合物，在有机太阳能电池(OSC)中实现了前所未有的19.96%的能量转换效率，这标志着可持续且经济实惠的能源领域迈出了关键一步。

有新研究指出，光活性材料价格过高，是阻碍有机太阳能电池工业化的巨大挑战。而此次郑州大学团队的突破，有望大幅降低太阳能成本，加速其广泛应用。

在孙晨凯教授的带领下，该团队推出两种新型聚合物PTQ14和PTQ15。这两种聚合物结合了三氟甲基(CF₃)基团，在提高性能的同时大幅削减了生产成本。

其中，PTQ15的经济优势尤为突出。其生产成本估计仅为每公斤35,528美元，相较于目前市场上其他高性能“明星”聚合物，如PM6(每公斤205,725美元)和D18(每公斤211,432美元)，成本降低了五到六倍。

PTQ15所具备的低成本、高效率、增强稳定性和空气处理兼容性这一突破性组合，或许将成为推动有机太阳能电池从实验室走向主流能源解决方案的关键因素。这一显著的成本降低得益于简化的合成工艺，该工艺仅需3 - 4个步骤，且产量高达80%以上。

除了成本效益显著，PTQ15还为低成本有机材料树立了新的效率标杆。采用PTQ15与受体K1/K6配对的OSC，实现了创纪录的19.96%的功率转换效率。研究还表明，其电荷转移速度超快，仅为1.40皮秒，非辐射能量损失最小，仅为0.190 eV，展现出卓越的性能。研究人员补充道，基于PTQ15的三元OSC在1.40 ps内实现了超快高效的电荷传输，比同类产品(14.54和10.17 ps)快得多。

对于工业可扩展性而言，这些设备在露天条件(相对湿度为25%)下处理时，仍保持了令人印象深刻的19.37%的效率。研究人员表示，他们实现了基于低成本有机光伏材料的OSC的最高效率19.96%，还获得了露天处理OSC的19.37%的创纪录效率，这标志着向大规模、高成本效益制造迈出了关键一步。

该团队估计的最低可持续价格是有机光伏发电中报告的最低价格，使其与传统太阳能技术具备很强的竞争力。研究解释称，该设备具有很高的工业化成本效益，最低可持续价格仅为每瓦0.36美元。

多年来，商业行业一直使用昂贵且复杂的材料，这阻碍了高效有机太阳能电池的商业化。目前，中国科学院有机太阳能电池联合实验室团队与来自中国科学院化学研究所和武汉大学的研究人员合作，正致力于进一步优化该技术，下一个目标是将效率提高到20%以上。