As one promising type of organic solar cells, small molecule based on solar cells process many advantages such as defined molecular structure, easy modification and less batch-to-batch variation. These attributions attracted wide attentions to research on small molecule based on solar cells. However, low power conversion efficiency (PCE) is still one of the key bottle-necks in this field. In this project, novel materials will be designed and synthesized via introducing “B=N” instead of the traditional “C=C”, which may tuning their HOMO-LUMO, polar, and the inter-molecular π-π stacking to improve the materials' absorption, charge transport mobility, which usually lead to high PCE materials for organic solar cells. Several novel materials with high efficiency and some key technologies for OPV devices will be developed, which help to lay foundation of further development and entrench the achievement of our country in this field.
有机小分子太阳能电池因其分子结构确定,结构修饰简单和材料批次间重复性高等优点而备受关注。但目前有机小分子太阳能电池的光电转换效率低,是制约该领域发展的主要瓶颈之一。本项目拟从设计合成新型有机小分子太阳能电池材料着手,通过引入“硼-氮”杂化的概念,来调节有机小分子给体材料的HOMO-LUMO、分子极性以及分子间的π-π堆积作用,进而提高材料的光吸收效率,优化活性层中给体材料与受体材料间的能级匹配,提高载流子传输效率,再结合其他常用的材料制备出高光电转换效率的有机小分子太阳能电池;掌握几种有应用潜力的材料的关键制备技术,从而获得具有自主知识产权的高光电转换效率的有机小分子太阳能电池,推动我国在有机小分子太阳能电池这一高技术领域的发展。
有机小分子太阳能电池由于其能级可调,结构确定,易纯化和重复性好等优点,一直倍受关注,但其单结电池效率依然落后于聚合物太阳能电池,且其活性层非常薄(一般小于60nm), 限制了有机小分子太阳能电池的发展和大面积制备。本项目从有机小分子给体材料的设计出发,尝试引入硼氮杂化和末端氟化,开发出了几种新型、高效、厚膜容忍性好的新型有机给/受体材料,实现了富勒烯体系有机小分子太阳能电池200-300nm的厚膜制备(效率可达5.3%-8%),和非富勒烯体系条件下聚合物太阳能电池的低成本高效器件制备,系统研究了氟化策略和双受体策略对给/受体材料光电性能的影响规律,发表学术论文6篇,申请并获授权发明专利两项,为未来厚膜高效有机小分子太阳能电池材料的设计和器件制备提供了很好的参考,有望进一步推动厚膜大面积制备有机太阳能电池,具有重要意义。
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数据更新时间:2023-05-31
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