基于有机小分子单晶共混体系的高性能有机太阳能电池器件

有机太阳能电池因为其具有原材料丰富、容易制备、易于加工成柔性器件、成本低廉等优点成为国内外的研究热点。目前大多数基于聚合物半导体材料的器件都采用给、受体材料共混的本体异质结构，这种结构使得给、受体之间的界面面积大大增加，保证了光生激子的有效分离。但是此种体系的共混状态是处于亚稳定状态，其状态的随机性导致器件的性能起伏较大；且聚合物材料较低的迁移率不利于载流子的有效收集。在本项目中我们将引入有着很好结晶性和较高迁移率的有机小分子；通过对有机小分子材料形貌尤其是单晶阵列的控制生长，实现形貌可控的有机小分子/聚合物复合本体异质结构有机太阳能电池器件，通过器件结构的优化实现器件的性能提高至5%以上。同时利用单晶激活层的引入改善器件的热稳定性，并对影响器件性能的内在传输机制进行研究，揭示激活层内形貌分布对器件性能的影响，进而指导我们实现高效率、长寿命的有机太阳能电池。

有机太阳能电池因为其具有原材料丰富、器件结构简单、可溶液加工、易于大面积制备等优点使其成为了非常有可应用前景的低成本的可再生工艺之一。有效的提升有机太阳能电池的能量转化效率依旧是目前太阳能电池研究的重点。其主要包括对器件制备工艺的改进以及对器件活性层形貌的调控。本项目基于以上目标，通过向太阳能电池的活性层材料中引入第三相材料（有机小分子微晶或者有机小分子材料）来构建三组分体系太阳能电池器件，以实现对活性层结晶度以及分相尺度的大小的有效调控，进而实现器件的能量转化效率的有效提升。我们的构建的三组分体系太阳能电池的最高能量转化效率最高可达8.4%，这一结果目前在三组分体系太阳能电池能量转化效率中已经居于前茅。另外，通过将有机太阳能电池器件与热电器件复合构建新型的能量转化器件，该器件实现了将太阳光能和热能向电能的同时的有效的转化，提升了对太阳能的转化效率。