大面积柔性聚合物太阳能电池的刮膜技术研究及面板结构设计

基本信息
批准号:61274062
项目类别:面上项目
资助金额:78.00
负责人:侯林涛
学科分类:
依托单位:暨南大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王二刚,何志才,张永哲,蓝郁,唐振方,陈美銮,王标,王平,夏玉欣
关键词:
聚合物光电池刮膜折叠结构
结项摘要

The potential advantages of doctor-blading technology for fabrication of large-area flexible polymer solar cell panels attract great attention in both the academic and industrial fields. However, this technology has not been well developed. .In this application, by using the materials, such as the organic solvent-soluble polymers, water-/alcohol-soluble polymers, metal oxides and so on, we will study the rheological properties of their solutions, solvent evaporation in the process of their films and the polarity of the film surface. We focus on solving the drawback of doctor-blading process of ultra-thin films, which includes the variation of film thickness and residual pinhole in films. We also try to avoid dissolving the under layers during the process of other layers. The aim of this work is to obtain high-quality films via mature doctor-blading process and construct large-area flexible solar panels, which will be supported by theory of physics and process engineering developed in this project. Moreover, as the solar panel is flexible we can use folded structure to fully utilize the solar energy and reduce the duty cycle. At the same time, we focus on studying the aging and restoring mechanism of the large-area flexible solar panels. .In short, technology breakthroughs in the preparation of large-area flexible solar panels by doctor-blading process will be realized and the basic rules for the process will be under our control via this project. We will own important intelligence properties, which are pioneer in China and also influential in the world.

刮膜技术制备大面积柔性聚合物太阳能电池面板具有潜在的技术优势,是学术和业界都非常关注但还未被发展很好的领域。本申请采用有机溶剂可溶性聚合物、水/醇溶性聚合物、金属氧化物等材料,研究其各种溶液在刮膜制备过程中的流变性、干燥成膜过程、薄膜表面亲疏水性等基本科学问题,解决用刮膜技术制备超薄膜时容易产生的厚度不均匀及针孔残留等关键问题,解决刮膜时薄膜之间的互溶问题,为获得成熟稳定的刮膜工艺,实现刮膜技术制备高质量大面积聚合物太阳能面板奠定物理和工艺基础。此外,利用柔性面板可折叠特性,探索面板的光―电学设计方法,解决有机聚合物不能充分利用太阳光能量及面板占空比低等相关光电学问题。同时,研究面板的老化及恢复等相关基础物理问题。在研制全刮膜制备聚合物太阳能电池方面掌握基本规律和实现技术突破,争取自主产权,取得国内首创、国际有影响力的科技成果。

项目摘要

(1)首次研究了刮膜法制备易结晶聚合物太阳能电池瞬态蒸发过程及相关物理化学原因,获得旋涂法与刮膜法不同的技术参数,其成果发表在国际SCI一区期刊Solar Energy Material s& Solar Cells 132 (2015) 252–259。该论文为2015年ESI高被引论文,本人为第一通讯作者。目前与卷对卷技术匹配的刮膜器件效率达到7%,Journal of Materials Chemistry A二审;与卷对卷技术匹配的全聚合物刮膜器件效率已获得9.5%,为全世界最高纪录之一,拟投稿Advanced Energy Materials杂志。.(2)依靠我们自主发明喷涂机,研究了喷涂制备瞬态过程及器件性能,是已知国内外聚合物太阳能电池喷涂制备的首次瞬态过程检测研究,为后续大面积喷涂制备光伏器件提供了有益的启示,发表Solar Energy Materials & Solar Cells 2017, 161:52-61。本人为唯一通讯作者。.(3)课题组独立研究了多彩一维光子晶体半透明卷对卷适用的太阳能电池器件,从理论计算和实验对比角度分析了激子吸收率、透射、反射、色坐标、有效吸收、无效吸收等参数,发表在SCI一区杂志J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 11821。本人为唯一通讯作者。.(4)首次采用电荷分离态发光光谱和吸收光谱研究了双三元系统聚合物太阳能电池。测量和计算电荷转移态位置和不同活性层结构对其影响,其结果发表在Journal of Materials Chemistry A,以封面论文进行了报道。.(5)采用电荷分离态研究了界面层共混活性层聚合物太阳能电池器件,实现了一步法制备聚合物太阳能电池,其结果对简化大面积制备聚合物太阳能电池有重要的作用,工作发表在Journal of Materials Chemistry A。.(6)金字塔结构的聚合物太阳能电池被英国物理协会评为2013年研究亮点,被美国物理学会网站进行了详细报道;量子点光伏器件和蓝光发光器件也被作为Journal of Materials Chemistry C、ACS Applied Materials & Interfaces封面论文报道。.(7)授权10项中国发明专利和5项实用新型专利,研制的涂布设备对该领域发展具有非常重要的现实意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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