有机太阳能电池中激子和载流子行为的实验与理论研究

有机太阳能电池是第三代薄膜太阳能电池的重要组成部分。有机半导体材料具有可选择性强、成本低、制备简单等独特的优点，为第三代太阳能电池的发展带来了契机。本项目针对目前困扰有机太阳能电池发展的能量转换效率和寿命两大瓶颈，从有机太阳能电池能量转化过程中涉及的激子和载流子行为入手，通过瞬态光电压、光电子能谱和器件物理研究等实验手段与理论计算相配合的方法，分别研究激子的形成、激子的扩散、激子的拆分、载流子的输运和载流子的收集等物理过程,探寻有机光电过程可能的新奇物理现象。并在考虑各个物理过程相互作用的基础上，研究器件微观物理过程与宏观性能之间的关联，建立各个物理过程的理论模型，指导有机太阳能器件的结构设计、材料匹配，并为进一步提升有机太阳能电池的光电转换效率和器件稳定性打下坚实的基础。

有机太阳能电池作为新能源的一种在当今备受瞩目，然而其物理机制尚未被完全解释，能够系统全面分析有机太阳能电池中多个物理过程的模型体系亟待建立。本项目从有机太阳能电池能量转化过程中涉及的激子和载流子行为入手，通过瞬态光电压、量子效率测量、电容测量和器件物理研究等实验手段，并结合理论计算的方法，分别研究激子的形成、激子的扩散、激子的拆分、载流子的运输和载流子的收集等物理过程，探寻有机光电过程可能的新奇物理现象和新物理机制。并在考虑各个物理过程相互作用的基础上，研究器件微观物理过程与宏观性能之间的关联，建立了一些物理过程的理论模型，对指导有机太阳能器件的结构设计、材料匹配，进一步为提升有机太阳能电池的光电转换效率和器件稳定性打下了较坚实的基础。