P3HT:PCBM复合光伏薄膜的电纺制备及构效关系的研究

具有纳米纤维组织的微相分离的三维网络结构的构筑是提高聚合物本体异质结太阳能电池性能的关键，因此实现从纳米尺度上设计和控制这种网络结构的形态是优化聚合物太阳电池性能的根本。在本项目中我们通过热梯度法将PCBM([6,6]-苯C61-丁酸甲酯)逐步渗入到用electrospinning方法制备的P3HT（聚3-已基噻吩）超薄纳米纤维薄膜中形成不同程度的复合三维网络结构，研究纳米纤维的尺寸、形貌、分子取向及纤维薄膜的凝聚态等对光生电流、能量转换效率等的影响规律，揭示纳米复合纤维薄膜的纳米形态和太阳能电池性能之间的关系，实现功能设计和调控，改善太阳能电池的光伏性能，建立制备太阳能电池的新方法，拓展功能性聚合物纳米纤维薄膜的应用。

对聚合物太阳能电池中给体/受体薄膜纳米结构的有效调控是提高太阳能电池效率的重要手段之一。针对这一点，本项目通过electrospinning方法成功制备了纤维直径小于300 nm的P3HT（聚3-已基噻吩）超薄纤维薄膜，将PCBM溶液渗入该P3HT多孔纤维薄膜中经热辅助蒸发溶剂后形成了给体/受体具有三维互穿网络结构的光伏薄膜。研究结果显示P3HT电纺纤维薄膜：PCBM([6,6]-苯C61-丁酸甲酯）复合薄膜具有较高的分子取向性、较宽的光谱响应范围和高效的荧光淬灭性，预示着较强的太阳光吸收能力、高效的激子分离效率和电荷传输性能。该研究显示出P3HT静电纺丝纤维在太阳能电池领域良好的应用前景，为制备有机太阳能电池提供了新的思路和方法。