基于新型连接层的叠层聚合物太阳能电池研究

聚合物太阳能电池因其制备工艺简单、重量轻、成本低以及可制备在柔性衬底上等优点而成为太阳能领域中的前沿研究热点。由于单一共轭聚合物材料吸收光谱较窄，无法充分利用太阳光，因而限制了聚合物太阳能电池能量转换效率的提高。使用具有不同吸收光谱的共轭聚合物材料组成的叠层聚合物太阳能电池可以有效改善吸收光谱对太阳光谱的覆盖，提高光伏电池的能量转换效率。透明的、能级匹配的中间连接层和性能匹配的子电池是实现高效率叠层电池的关键。本项目从设计制备高性能叠层聚合物太阳能电池角度出发，利用电子束蒸发方法研制可生长于聚合物薄膜上的新型透明导电薄膜；调节新型透明导电薄膜的功函数使之与聚合物材料能级匹配，同时利用该薄膜作为叠层聚合物太阳能电池的中间连接层，构建子电池内建电场和提高电荷收集效率；解决子电池间光吸收和光生电流匹配问题，探索叠层电池中能量损失的物理机制，力争使叠层聚合物太阳能电池效率达到7-9%。

聚合物太阳能电池因其制备工艺简单、重量轻、成本低以及可制备在柔性衬底上等优点而成为太阳能领域中的前沿研究热点。使用具有不同吸收光谱的共轭聚合物材料组成的叠层聚合物太阳能电池可以有效改善吸收光谱对太阳光谱的覆盖，提高光伏电池的能量转换效率。透明的、能级匹配的中间连接层和性能匹配的子电池是实现高效率叠层电池的关键。本项目从设计制备高性能叠层聚合物太阳能电池角度出发，利用电子束蒸发方法研制可生长于聚合物薄膜上的新型透明导电薄膜，设计并制备出了多种可以作为透明电极应用于聚合物太阳能电池的新型透明导电薄膜，这些新型透明导电薄膜不仅具有高的透过率和低的面电阻，而且还具有出色的耐弯曲性，基于这些新型透明导电薄膜的柔性聚合物太阳能电池均取得了良好的效果，柔性器件最佳能量转换效率达5.55%。目前采用我们研制的掺杂型新型透明导电薄膜作为中间连接层，已经可以实现聚合物太阳能电池的叠加。通过进一步器件结构优化，叠层电池效率将会进一步提高。在本项目基金支持下，共发表SCI论文15篇，申请中国发明专利7项。