《基於相干雙光子吸收的有機/聚合物電池光伏性能研究》是依託華南理工大學，由姜小芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於相干雙光子吸收的有機/聚合物電池光伏性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姜小芳
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於近紅外光的生物組織穿透性，開發高效近紅外光電轉換電池器件對植入式醫療設備無線經皮充電有重大的實際意義。雙光子吸收的激發光源位於近紅外波段，把相干雙光子吸收的光吸收機制引入到聚合物電池是一種全新的近紅外光電轉換概念，目前該方面的研究工作還很少。本項目擬採用兼具大的雙光子吸收係數和光電特性的剛性平面共軛聚合物為活性層給體，PC71BM為受體， PET/ITO襯底，製備高效相干雙光子吸收的柔性薄膜電池。通過採用形貌最佳化和界面修飾等手段，研究最佳化活性層兩相分離，改善界面性能，減小活性層內部的空間電荷積累以及平衡載流子輸運的內在機理和一般規律，建立在飛秒雷射激發下相干雙光子吸收聚合物電池器件光電轉換的微觀物理模型。由於聚合物電池器件柔性和良好的生物兼容性，雙光子激發光源的更深組織穿透深度、更低的光致損傷以及三維空間定位充電等優勢，雙光子吸收電池器件將為植入式醫療裝置尋找到一種安全可靠的供電方式。
結題摘要
把相干雙光子吸收機制引入到聚合物電池是一種全新的近紅外光電轉換概念，本項目從材料篩選和設計、器件製備及最佳化等方面進行協同研究，實現了基於相干雙光子吸收的近紅外光電轉換器件。具體研究成果如下：利用Z掃描技術研究了幾種高效聚合物電池給受體材料，發現其雙光子吸收截面和共軛鏈長、給受體單元排列方式、薄膜堆積形貌有關；基於篩選的大雙光子吸收截面的聚合物和富勒烯製備本體異質結倒裝電池器件，其光電流與入射功率的平方成正比，驗證了雙光子回響特性，並通過活性層形貌和界面工程最佳化其光電轉換效率；利用時間分辨光譜技術研究載流子複合動力學，發現通過薄膜形貌調控可以有效抑制缺陷和俄歇複合，提高器件效率；採用合適的氧化物陽極和陰極修飾層，同樣可以有效抑制電荷的複合損失。研究結果對進一步提高雙光子吸收電池器件提供了可行的理論依據和方法。另外，本項目也基於高雙光子吸收截面的共軛高分子作為能量供體、紅光發光分子和合適的光敏劑作為能量受體，基於能量傳遞原理開發了一種雙光子成像和光動力治療的多功能納米光敏劑。由於聚合物良好的生物兼容性，雙光子激發光源的更深組織穿透深度、更低的光致損傷以及三維空間定位充電等優勢，基於雙光子吸收的光電轉換器件是未來植入式醫療裝置的一種安全可靠的供電方式，項目的研究結果為高效雙光子吸收電池器件的實現提供了重要的參考意義。
