有机太阳能电池给体和受体界面分子水平纳米结构控制的研究

项目名称： 有机太阳能电池给体和受体界面分子水平纳米结构控制的研究

项目编号： No.51203030

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 有机高分子材料学科

项目作者： 耿彦芳

作者单位： 国家纳米科学中心

项目金额： 25万元

中文摘要： 有机太阳能电池给体和受体界面是激子解离成自由电荷的区域，是提高有机太阳能电池性能的重要研究方向之一。设计和合成可用于分子水平修饰给体和受体界面的材料兼具科学的挑战和实际应用的需求。氟烷基共轭聚合物在薄膜表面自发地形成致密单分子层是刚刚发展的一类有望修饰给体和受体界面，控制分子水平纳米结构的新方法。本项目拟发展可用于修饰给体和受体界面的氟烷基共轭聚合物的合成，获得可用于提高界面电荷分离效率的材料，有望为有机太阳能电池的研究开辟新的途径。具体内容包括：具有不同侧链结构和官能团的氟烷基共轭聚合物的合成；分子水平表面偏析单分子层的形成及其纳米结构和电离能性质的研究；基于氟烷基共轭聚合物单分子层的给体和受体界面对反式双层电池性能的影响及在本体异质结太阳能电池中的应用。本项目的开展可望明确给体和受体界面结构对电池性能的影响，优化界面能级结构，同时提高电池的开路电压和短路电流，对太阳能技术产生巨大影响。

中文关键词： 有机太阳能电池；界面；氟烷基共聚物；表面偏析单分子层；纳米结构

英文摘要： Donor/acceptor interface in organic solar cells, the region for exciton dissociation into free charge, is critically important because it is directly related to the performance of organic solar cells. The studies on the design and synthesis of organic materials to modify the donor/acceptor interface at the level of molecule are still very limited. Previous studied by the applicant show that conjugated polymers with fluoroalkyl sidechains could spontaneously segregate on the surface and form dense monolayers (Chem. Mater., 2011, 23(18), 4257-4263). It is expected that these monolayers can modificate the film surface at the molecular level and control the nanostructure at the donor/acceptor interface. This project will focus on modifying the donor/acceptor interface with fluoroalkyl conjugated polymers to improve the efficiency of charge separation in organic solar cell. The outline of this project includes: synthesis of fluoroalkyl conjugated polymers with different sidechains and functional groups; study the surface structure of surface segregation monolayers and the ionization energy; study the effect of these segregated layers at the donor/acceptor interface on the performance of inverted bilayer solar cells and bulk heterojunction organic solar cells. It is expected to give a clear relationship between the na

英文关键词： organic solar cells；interface；fluoroalkyl conjugated polymers；surface segregated monolayer；nanostructure