调节两维共轭聚合物的分子能级优化其光伏性能

基本信息
批准号:51573120
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:张茂杰
学科分类:
依托单位:苏州大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张有地,李万宾,凡群平,许青青,郭冰,万群,常春梅
关键词:
分子能级共轭聚合物光伏性能共轭侧链聚合物太阳能电池
结项摘要

Polymer solar cells (PSCs) have attracted much attention in the world as a novel and renewable energy resource technology due to their advantages of low cost, easy fabrication, light weight and the capability to fabricate flexible large-area devices. However, the power conversion efficiency (PCE) of PSCs is still lower than that of its inorgnic counterpart which limits the development and application of the PSCs. In this project, from the point of view of the research of conjugated polymers photovoltaic donor materials, a series of two dimension-conjugated (2D-conjugated) polymers will be designed and synthesized. In order to attain a novel type of photovoltaic donor materials with broad absorption, ideal energy levels and high hole mobility, the molecular energy levels will be tuned by attaching the conjugated side chains with different electronegtivity, the absorption spectrum and hole mobility will be adjusted by changing the structure of main chain. Furthermore, the preparation of PSCs based on the new polymer materials will be optimized to obtain the PCE of ca. 11%. In addition, the relationship of polymer structure and property will be investigated to offer the theory foundation and experimental evidence for the design and synthesis of the polymer photovoltaic donor materials.

作为一种新型的、可再生能源技术,本体异质结聚合物太阳能电池在制备大面积、轻质、柔性的器件方面具有独特的优势,因此受到世界范围的广泛关注。但是相比无机太阳能电池,其能量转化效率仍然不高,这成为制约聚合物太阳能电池发展应用的瓶颈。本项目着眼于共轭聚合物给体光伏材料的研究,拟设计合成一系列的两维共轭聚合物。通过调整共轭侧链单元的电负性来调节聚合物的分子能级;通过调整主链结构来有效地调节其吸收光谱和空穴迁移率,以期得到一种新型的具有宽吸收、理想能级以及高空穴迁移率的给体光伏材料。而且,对基于这种新材料体系的聚合物太阳能电池制备工艺进行优化,以期获得11%的能量转化效率。另外,考察聚合物结构与性能之间的关系,为聚合物给体光伏材料的设计合成提供理论基础和实验依据。

项目摘要

作为一种新型的、可再生能源技术,本体异质结聚合物太阳能电池在制备大面积、轻质、柔性的器件方面具有独特的优势,因此受到世界范围的广泛关注。但是相比无机太阳能电池,其能量转化效率仍然不高,这成为制约聚合物太阳能电池发展应用的瓶颈。本项目着眼于共轭聚合物给体光伏材料的研究,设计合成一系列的两维共轭聚合物。通过调整共轭侧链单元的电负性来调节聚合物的分子能级;通过调整主链结构来有效地调节其吸收光谱和空穴迁移率;设计合成一系列共轭聚合物给体材料。同时,发展新型活性层共混形貌优化方法,改善载流子的传输和收集。实现聚合物太阳能电池能量转化效率超过14%。另外,总结聚合物结构与性能之间的影响关系,为聚合物给体光伏材料的设计合成提供理论基础和实验依据。在此项目支持下,在Adv. Mater. (2), Energy Environ. Sci.(1), Adv. Energy Mater. (1), Adv. Funct. Mater. (2), Nano Energy (4) 等期刊发表SCI 论文50余篇,申请专利6项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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