《全溶液噴塗製備高效率窄帶隙聚合物太陽電池的研究》是依託武漢理工大學，由王濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：全溶液噴塗製備高效率窄帶隙聚合物太陽電池的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王濤
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太陽能電池利用光伏效應把光能轉換成電能，在使用過程中不產生副產物，是一種清潔可再生能源。基於溶液製程的聚合物太陽電池製作容易、成本低廉。該項目旨在研究基於全溶液噴塗製程的高效聚合物太陽電池。以高效聚合物/富勒烯光伏材料體系為電池活性層，設計具有高電導率的聚合物陽極層取代ITO, 合成僅需低溫熱處理的ZnO量子點作為器件界面修飾層，採用紅外光子輻照技術對溶液法製備的金屬陰極膜層進行選擇性燒結。調控溶液性質，以超聲噴塗的方法逐層製備器件各層，並進行逐步和協同最佳化，以促進器件活性層中的光子吸收、激子分離、載流子傳輸以及電極界面對載流子的抽取，製備以玻璃和聚醯亞胺為襯底的高光伏轉化率聚合物太陽電池。掌握全溶液製程中器件各層的製備方法和相互影響，系統研究電池各層微觀結構、光電性能與電池光伏參數之間的內在聯繫，為開發基於全溶液噴塗製程的高光伏轉化率的聚合物太陽能電池器件奠定理論基礎和實踐經驗。
結題摘要
該項目旨在發展基於全溶液噴塗製程的有機太陽能電池。在國家基金委的支持下，課題組研究了太陽能電池器件的多功能層材料的合成、噴塗製備並實現了高效率太陽能電池器件製備，研究成果共發表英文SCI論文27篇。項目對陽極材料PEDOT:PSS進行了溶液設計、改性及噴塗製備，研究了噴塗參數對PEDOT:PSS導電薄膜的透光率及方阻的影響，基於噴塗PEDOT:PSS陽極材料製備出的電池器件能與基於旋塗製程的電池器件相媲美。掌握了銀納米線陰極材料的化學合成及噴塗成膜技術，探索並實現了銀納米線做為頂、底電極材料在太陽能電池器件中的套用。實現了TiO2納米粒子的低溫製備及噴塗成膜，深入研究了TiO2電子傳輸層在有機和鈣鈦礦太陽能電池中的光浴效應，研發了多種本體或界面修飾方法來消除器件的光浴不穩定性。製備了多個體系的高效率三元體異質結有機太陽能電池，研究了第三組分結構、光電性能對活性層微納形貌及效率的影響。最後，項目利用傳輸矩陣模型深入研究並最佳化了噴塗製程中各層的最優膜厚，實現了正置、倒置有機電池器件的多功能層連續噴塗製備，並獲得了與旋塗製備相當或略低的器件效率。此外，課題組還額外發展了鈣鈦礦太陽能電池和柔性太陽能電池器件的噴塗製備，為這種低成本、可大面積擴展的製備方法在光伏電池中的套用提供了實踐經驗。
