高效P-I-N型柔性有机太阳能电池的设计与研究

基本信息
批准号:61405208
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李慧
学科分类:
依托单位:中国科学院化学研究所
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周清,靳志文,亓博远,齐哲,高亮
关键词:
柔性基底PIN结构界面态有机太阳能电池光吸收
结项摘要

With the rapid depletion of traditional fossil energy resources, it is important for us to develop alternative new energy sources to power our future. Solar energy, which is considered as one of the most significant renewable energy resources, can be converted directly into electricity using solar cells. Compared to traditional inorganic solar cells, organic solar cells (OSCs) have been under intensive research recently due to their several advantages, such as easy fabrication, low cost, low weight and good mechanical flexibility. Organic solar cell technology has been developed and improved from a fancy concept with less than 1% power conversion efficiency (PCE) to over 10% PCE, particularly through the efforts in the last decade. However, several key factors still exist in OSCs, which hinder its performance further improvement and its wide commercial applications. Here, We exemplify these factors (including exciton dissociation、carrier recombination in the process of transmission and collection、light harvesting、device stability and flexibility) and propose the corresponding effective approach, we will build the ideal structure of OSCs—P-I-N type structure, to investigate and solve the above problems fundamentally, moreover, high-performance flexible OSCs will be fabricated via combined with the flexible substrate.

随着全球传统石化能源的日近枯竭,新能源的开发显得日益重要。太阳能是最具有发展潜力的新能源之一,而太阳能电池发电是将太阳能转化为电能的有效方法。与传统的无机太阳能电池相比,有机太阳能电池具有制备工艺简单,成本低,质量轻以及可制备成柔性器件等优点而受到人们的广泛关注。有机太阳能电池近来尤其是近10年来发展非常迅速,其光电转化效率从原先的不到1%已成功发展到目前的超过10%。尽管如此,仍然存在几个关键因素阻碍着其性能的进一步提高和其商业化的广泛应用。这里我们分析列举出这几个关键因素(包括光生激子的分离、载流子在传输和收集过程中的复合、光吸收、器件寿命和柔性),并提出相应的切实可行的解决方案,计划构建有机太阳能电池的理想结构—P-I-N结构,从根本上去研究解决这些问题,并与柔性基底相结合,制备出高效的柔性有机太阳能电池。

项目摘要

高效率和柔性是未来有机太阳能电池发展方向。添加剂(比如DIO)能够有效提高电池的效率,我们深入研究了添加剂改善给体/受体相分布,并揭示了添加剂的物理工作机制,结果表明添加剂提高了激子的分离的效率,增加了载流子的迁移率,减少了载流子在传输过程中的复合,提高了载流子的寿命,从而大大提高了器件的性能。活性层与基底电极间的界面质量对电池的效率至关重要,我们研究发现阴极修饰层的工作机制主要有三个方面:抑制活性层的表面缺陷态,保护活性层表面不受损伤,提供偶极矩从而改变界面处的能级结构。柔性透明基底可弯曲而备受关注,我们溶液法制备了柔性高效透明有机太阳能电池,效率与采用ITO电极的电池效率相当。此外我们溶液层-层法制备了高效的可转移的P-I-N型有机光电探测器和高性能空气中热稳定的有机光电晶体管。发表影响因子大于3的文章18篇,其中影响因子大于6的10篇。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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