有机/无机复合太阳电池是一种结合了有机聚合物优良的加工性和轻薄柔韧性以及无机半导体良好稳定性的一种电池器件,但当前的效率尚低,本项目研究分析了影响能量转换效率的因素,提出了材料体系的新设计,主要包括开展面向改善无机/有机相界面的给体材料和界面相容剂的分子设计,窄带隙无机纳米晶的制备,金属卟啉配合物/单壁碳纳米管这一有机/无机复合受体体系的制备。通过研究材料体系的结构与性能的关系,以突破当前从激子的产生、电荷分离、电荷传输过程中涉及的瓶颈,从而揭示其中的科学规律。从旋涂法制备高性能阴极出发,探讨全溶液法制作高性能太阳能电池的途径和有关规律。通过对有关材料和器件工艺参数的优化,获得能量转换效率超过6%的新型材料体系,也将为有机/无机复合太阳电池在未来的生产与应用提供所需的理论和实践指导。
organic solar cell;polymeric donor material;alcohol/water soluble polymers;cathode modification;
本课题开展了新型D-A共轭聚合物给体的设计与合成、多系列聚合物光伏电池的新型醇/水溶性阴极界面修饰材料、新型结构高效率光伏器件的研究,分别在2011和2012年获得了正装和倒装两种器件结构的国际最高效率。在国内外SCI收录期刊上已发表标注论文71篇(另有3篇接受出版中SCI标注论文),其中SCI影响因子IF大于3有61篇,包括IF>9的16篇(包括Nature Photonics一篇、Advanced Materials六篇、J. Am. Chem. Soc.两篇、Energy Environ. Sci.一篇、Adv. Energy Mater.一篇、Advanced Functional Materials二篇、ACS Nano一篇、Chem. Soc. Rev.两篇)。据不完全统计,2010年以来发表的SCI标注论文被他引次数超过50次的有6篇,这6篇SCI论文他引次数合计1160次,单篇最高超过500次,并有9篇SCI论文快速入选了ESI高被引论文。入选2010、2011、2012年度“中国百篇最具影响国际学术论文”各一篇。Nature Photonics论文入选2012年中国科学10大进展。申请发明专利18件,获授权发明专利8件。有3位本课题研究人员获得国家杰出青年科学基金资助。