《基於三元體系厚活性層有機光伏器件的研究》是依託陝西師範大學，由趙奎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於三元體系厚活性層有機光伏器件的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙奎
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對本體異質結有機光伏器件活性層光子利用率低的核心問題，本項目提出基於三元體系的厚活性層方案，提高活性層的光子利用率並利用第三元聚合物高空穴遷移率抑制活性層內電子-空穴複合，實現有機光伏器件光電轉化率和器件壽命的提高。通過研究活性層厚度、光子利用率和電荷傳輸，建立光子利用-電荷傳輸平衡關係和基於三元體系厚活性層的最佳設計方案；通過研究溶液成膜過程的成膜、結晶和相分離動力學以及本體異質結性質，闡明動力學與本體異質結中各相分布、相區尺寸、相內純度和分子有序堆積的內在聯繫，實現最最佳化電荷分離和電荷傳輸所需本體異質結的構建；研究光子利用-電荷傳輸關係與本體異質結性質對光伏器件性能的協同性作用，揭示基於三元體系厚活性層有機光伏器件的工作原理，為製備基於三元體系的高效率高壽命有機光伏器件提供理論依據和技術支持。
結題摘要
有機半導體分子作為太陽電池的活性層，其光電性質嚴重依賴於薄膜的成膜、結晶和相分離動力學以及本體異質結性質。針對上述關鍵科學問題，本項目通過高能同步輻射X-射線散射原位追蹤半導體成膜過程的結晶過程，並通過薄膜後處理調控結晶和相分離順序，從而構建出高結晶、低缺陷、高電荷傳輸的太陽電池活性層。ITIC/PBDB-T體系成膜結晶動力學分析結果表明，當ITIC分子先於PBDB-T分子結晶時，ITIC具有高的分子遷移能力，ITIC/PBDB-T傾向於形成高結晶性互穿網路結構，提高了太陽電池電流傳輸並抑制了雙分子電荷複合；當PBDB-T分子先結晶時，ITIC結晶能力被抑制，ITIC/PBDB-T體系無法構建有效的電荷傳輸通道。ITIC/鈣鈦礦體系成膜結晶動力學分析結果表明，當ITIC在旋塗鈣鈦礦溶液時候引入，可誘導鈣鈦礦溶劑化晶相垂直方向取向，在熱退火時候，ITIC與鈣鈦礦形成路易斯酸鹼相互作用，有效降低太陽電池活性層晶區缺陷和器件壽命。該項目建立了有機半導體的成膜結晶和相分離對薄膜光電性質和器件性能的影響規律，為構建高效和高穩定太陽電池提供了理論依據和技術支持。
