项目名称: 新型可水/醇溶液加工的液晶静电组装共轭小分子电解质调控聚合物太阳能电池阴极界面特性及其光伏性能

项目编号: No.51473075

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 谌烈

作者单位: 南昌大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 本项目提出利用水或醇溶性液晶静电组装共轭小分子电解质来调控聚合物太阳能电池阴极界面特性,提高器件效率。合理地设计可水或醇溶液加工的高纯度一维长轴型共轭小分子电解质(包括p型和n型),并向其中引入带有相反电荷的离子化液晶分子,利用阴阳离子静电组装和液晶取向诱导效应协同驱动电解质分子有序组装,同时诱导界面偶极矩沿内建电场方向高度有序取向,降低阴极功焓,减少活性层与电极之间的势垒,从而构筑可水或醇溶液加工的、高度有序的新型液晶/共轭小分子纳米复合电解质阴极界面层。另外,由于亲油性液晶基元包裹在共轭电解质外层,不但可以进一步提高界面层在活性层上的成膜性能,还能进一步提高其稳定性。深刻认识和理解液晶诱导取向和静电组装对界面微观形貌、偶极子极化方向和强度、电极与活性层材料之间的能量势垒及阴极界面功焓的调控机制。最后,直接利用其水或醇溶液加工电池阴极界面层,制备高性能聚合物太阳能电池。

中文关键词: 聚合物太阳能电池;界面调控;分子组装;液晶取向

英文摘要: To improve polymer solar cells performance, novel water/alcohol soluble liquid crystal-assembled conjugated small molecular electrolyte is proposed to regulate cathode interfacial properties. By rational design of water/alcohol soluble conjugated small molecular electrolytes with one dimension long axis skeleton (including p-type and n-type) and ionized liquid crystals with opposite charge, novel water/alcohol solution processed, highly ordered liquid crystal/ conjugated small molecular nanocomposite will be developed for cathode electrolyte interfacial layer. In the novel liquid crystal/conjugated small molecular nanocomposite, the cooperative effect of orientation of the liquid crystals and electrostatic interaction between the negative/positive charges can induce ordered structural arrangement. More importantly, LC-assistant electrostatic assembly can further promote highly orientated dipole moment along with the induced built-in electric field, which will significantly reduce the work function of cathode and favor better energy alignment. Moreover, due to the electrolytes surrounded by the hydrophobic mesogens, the electrostatic complex not only can be easily coated onto the highly hydrophobic surface of the active layer, but also will improve the stability of interfacial layer. The cooperative effect of orientation of the liquid crystals and electrostatic interaction between the negative/positive charges on the interfacial morphology, the orientation of the dipole moment, energy barrier between the active layer and electrode, and the work function of cathode will be studied, and the working mechanism of the novel electrolytes interfacial layer will be give a special attention. Finally, high performance photovoltaic devices based on this highly ordered liquid crystal/ conjugated small molecule nanocomposite as cathode interlayer will be fabricated and optimized.

英文关键词: Polymer solar cells;interfacial modification;molecular assembly;orientation of liquid crystals

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