集成钙钛矿-有机太阳能电池：材料设计与光伏性能研究

Integrated perovskite-organic solar cells can combine the advantages of both perovskite solar cells and organic solar cells effectively. With increased light harvesting in the near-infrared (NIR) region, and thus improved photocurrent and power conversion efficiency, combined with the improved stability of perovskite film due to the compact and hydrophobic property of organic bulk-heterojunction (BHJ) layer, the integrated devices have shown great potential for future application. Based on our previous works, series of organic photovoltaic materials with absorption band extent to NIR region will be rationally designed and synthesized to meet the demands of integrated device on absorption spectra, energy levels and mobility. Then, the relationship between the photovoltaic performance and the intrinsic molecule structure of NIR materials will be studied. The integrated devices with high efficiency using the novel NIR materials as donor in BHJ films will be fabricated. At the last stage, the thermal and moisture stability measurements will be carried out for the integrated devices.

集成钙钛钙-有机太阳能电池可有效结合钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池的优点，使集成器件的光谱响应延伸到近红外区域，拓宽了太阳光谱覆盖，提高了光吸收效率，进一步提高了能量转化效率。同时由于有机光伏层的致密性及疏水性，还可以有效提高钙钛矿的稳定性，因而集成器件具有较大的发展潜力与应用前景。本项目拟在前期工作基础上，根据集成钙钛钙-有机太阳能电池在光吸收，能级，迁移率等方面对有机光伏给体材料的要求，优化设计合成一系列与钙钛矿吸收匹配且具有良好EQE互补的高性能近红外有机光伏给体材料；研究近红外有机光伏材料的光电性质与本征结构的关系；制备高性能的集成钙钛矿-有机光伏器件。最后，我们会进一步开展基于集成钙钛矿-有机光伏器件在不同温湿环境下的稳定性方面的研究。

集成钙钛钙-有机太阳能电池可有效结合钙钛矿太阳能电池的高开路电压和低带隙有机太阳能电池强的近红外光电流响应的优点，在保证钙钛矿高开路电压的情况下，提高光电流，实现进一步提高能量转化效率的目的。本项目的研究工作主要分为三个部分：近红外有机光伏材料的合成及器件性能；高性能钙钛矿光伏材料及器件；集成钙钛矿-有机光伏器件。主要研究进展包括：设计并合成了多种近红外有机光伏材料并对有机光伏器件性能进行了研究；通过降维（包括二维和二维/三维杂化）实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池；发现集成钙钛矿-有机光伏器件与相应钙钛矿器件的开路电压非常接近的现象，对其内部机制进行了研究，提出了“准费米能级钉扎”模型。目前以第一或通讯作者身份发表致谢本项目的研究论文15篇，包括；J. Am. Chem. Soc. (两篇)，Adv. Mater. (三篇)， Adv. Energy Mater. (两篇)， Nano Lett. (一篇)， ACS Nano (一篇)，J. Mater. Chem. A (两篇)，Sci. China. Chem. (一篇)等。申请中国发明专利一项。