项目名称: 溶液加工型叠层结构有机光伏电池研究

项目编号: No.50873100

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 谢志元

作者单位: 中国科学院长春应用化学研究所

项目金额: 35万元

中文摘要: 高分子薄膜太阳能电池因具有重量轻,制备成本低以及可制备在柔性衬底上等突出优点而得到广泛关注.针对同一种聚合物光伏材料吸收范围窄这一突出问题,本项目重点研究叠层结构高分子薄膜太阳能电池,探索改善宽太阳光谱光子吸收和提高电荷收集效率的实施途径.该项目的突出研究成果主要体现在以下几个方面:针对不同的聚合物光伏材料与富勒烯衍生物共混的体异质结薄膜,发展出系列调控共混薄膜纳米尺度相分离的方法,有效改善了激子分离和电荷收集效率;提出利用空穴收集天线的概念抑制电子-空穴的双分子复合,提高了低迁移率聚合物体系的电荷收集效率和能量转换效率。分别设计制备出并联型叠层有机光伏电池和全溶液加工串联型叠层高分子薄膜光伏电池,能量转换效率分别达到3.1% 和5.4%。目前我们基于新开发的聚合物光伏材料制备的光伏电池的能量转换效率已经达到7%,有望应用到叠层光伏电池中使其能量转换效率超过8%。在该项目资助下发表SCI收录学术论文13篇,申请中国专利4件。

中文关键词: 有机光伏电池;叠层结构;中间连接层;能量转换效率

英文摘要: Solar cells based on organic molecules and conjugated polymers have drawn great research interests due to their potential advantages of light weight, flexibility and low-cost manufacturing via roll-to-roll process. Although some narrow band-gap conjugated polymers have been developed to enhance spectral coverage to the solar spectrum,the narrow absorption range of conjugated polymers is still a drawback for polymer solar cells. This project aims to enhance the power conversion efficiency (PCE) of polymer solar cells by using tandem structure in which two or more cells with different absorption characteristics are linked to broaden the spectral coverage to solar spectrum.Some representative innovative progresses have been made as follows: (1) we introduce P3HT nanofibrils in P3HT:PCBM composite films via P3HT pre-aggregation in solution, aiming at improving the P3HT interconnectivity and the hole collection.The effect of P3HT nanofibrils on the hole transport and P3HT:PCBM composite phase separation is subtly manipulated to realize efficient geminate hole-electron pair separation and charge collection.(2) We demonstrate a polymer-inorganic hybrid solar cell with high-mobility inorganic p-type and n-type semiconductor nanocrystals to efficiently collect holes and electrons in which p-type cuprous oxide (Cu2O) and MoO3 nanocrystal is used as a hole collector.(3)A kind of tandem polymer photovoltaic cell with inorganic metal oxides as a transparent middle connection unit to link the two subcells having different absorption characteristics is developed with PCE approaching 5.4%. Furthermore, We have fabricated an efficient tandem polymer photovoltaic cell with the two stacked subcells comprising different band-gap conjugated polymer and fullerene derivative bulk heterojunction in parallel connection. polymer solar cell with PCE of 7% have been achieved with a new polymer donor in our group. It is expected that a tandem cell with PCE of 8% can be realized by using this material. Under the financial support of the national natural science fundation of china,13 SCI-cited papers have been published and 4 chinese patents have been filed.

英文关键词: polymer solar cell;tandem structure;interlayer;power conversion efficiency.

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