能量级联定向纳米有机复合薄膜的制备及其光伏性能的研究

现在对于聚合物太阳能电池的研究来说，有两个重要的关键性问题急需解决：即如何利用太阳能中的低能量光子以及提高聚合物的载流子迁移率。对于原来的聚合物太阳能电池，由于光响应范围的限制，几乎浪费一半的太阳能量。本项目基于这一点从结构上引入无机器件的多层串联概念，在聚合物太阳能电池中，结合具有红外光吸收的无机量子点，把不同带宽的有机聚合物/无机纳米材料组装到一起，用能量级联增宽对太阳能全光谱的吸收；另一个方面，无机半导体纳米材料具有更高的电子亲和能，因而常被用作电子受体来增大激子的解离几率。本项目中将无机量子点引入多层级联结构中，既作光响应材料又增大激子解离，并且有一维有序纳米阵列对载流子的有效传输，可保证解离后的光生载流子有效的输出。因此本项目从结构原理和材料选用上的新结合将成倍增加电池的输出电压和电流，大大提高光伏器件的效率。

本课题主要围绕聚合物太阳能电池研究中的两个关键性问题的解决展开研究：即如何利用太阳能中的低能量光子以及提高聚合物的载流子迁移率。基于这一点将能量级联异质结结构引入到聚合物太阳能电池中，并结合具有红外光吸收的无机量子点，把具有不同光谱响应的有机聚合物/无机纳米材料组装到一起，增宽对太阳能光谱的吸收范围；另一个方面，通过对聚合物异质结微观结晶的控制,优化空穴和电子迁移率，将ZnO纳米材料引入聚合物太阳能电池控制光生载流子有效的输出,提高器件性能,并发现氧化锌使器件具有“光浴”现象存在。