项目名称: 新型含二茚并咔唑的宽带隙聚合物及其在叠层太阳能电池中的应用

项目编号: No.51503209

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 陈善慈

作者单位: 中国科学院福建物质结构研究所

项目金额: 20万元

中文摘要: 利用叠层器件结构可提高有机太阳能电池的光捕获能力和器件的开路电压,是进一步提高有机太阳能电池效率的有效方法。叠层器件需要2个或2个以上吸收光谱互补的材料。相比目前众多的窄带隙(长波段吸收)材料,宽带隙(短波段吸收)的高性能材料还相对缺乏,因此开发新型宽带隙聚合物对于进一步提高有机太阳能电池的性能具有重要意义。本项目提出设计合成含二茚并咔唑的新型聚合物材料,通过选用不同的共聚单元和分子侧链来调控材料的HOMO能级和带隙,目标是合成一系列可提供高开路电压的宽带隙聚合物,并与性能优良的窄带隙聚合物组装叠层太阳能电池。本体系的材料具有较深的HOMO能级和吸收带集中在短波段的优点,能有效提高叠层电池的开路电压并更好地实现与窄带隙聚合物的吸收互补,从而提高电池的效率。深入研究目标材料结构与其理化性质、光电特性及叠层器件性能的关系,为寻找用于高效率叠层太阳能电池的宽带隙材料提供新的设计方法和制备工艺。

中文关键词: 聚合物太阳能电池;有机光伏电池;宽带隙聚合物;叠层电池;二茚并咔唑

英文摘要: With a tandem device structure, the light harvesting ability of organic solar cells can be improved together with enlarged open circuit voltages, which is believed to be one of the most effective strategies to further increase the efficiencies of organic solar cells. In tandem polymer solar cells, two or more spectrally matched p-type polymers are needed. So far, there have been a large number of low bandgap (long wavelength absorbing) copolymers. However, the number of large bandgap (short wavelength absorbing) copolymers is relatively limited. Therefore there is a great need to design and prepare large bandgap copolymers in order to increase the efficiency of organic solar cells. In the proposal, the diindenocarbazole building block will copolymerized with various electron acceptor units, to tune the HOMO energy level and the bandgap of the target copolymers, which can be used to fabricated organic solar cells with high open circuit voltages. Novel tandem polymer solar cells will be fabricated by using the target copolymers and some benchmark low bandgap copolymers. The target copolymers will have relatively deep-lying HOMO level with absorption in short wavelength region, which may help to realize high open circuit voltages and a better spectral matched of the resulting tandem solar cells. We will investigate the relationships between the structure of materials and its physical, chemical and photoelectric properties as well as the parameters of the tandem solar cells devices. Thus this proposal will provide novel design strategies for large bandgap copolymers and new fabrication techniques for high performance tandem polymer solar cells.

英文关键词: polymer solar cells;organic photovoltaics;large-band-gap polymers;tandem cells;diindenocarbazole

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