《基於聚四氟乙烯的有機/聚合物太陽電池研究》是依託吉林大學，由康博南擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於聚四氟乙烯的有機/聚合物太陽電池研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：康博南
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太陽能作為替代能源對緩解能源危機以及保護環境具有重要意義，太陽電池是太陽能利用的主要形式之一。與廣泛使用的矽太陽電池相比，有機/聚合物太陽電池成本更低，具有更廣闊的套用前景。如何提高光電轉換效率及提高電極的電荷傳輸能力是有機/聚合物太陽電池研究的關鍵問題之一。本項目採用真空蒸鍍技術製備聚四氟乙烯作為有機/聚合物太陽電池陽極和陰極的阻擋層，改變了電極表面功函式，提高了器件的開路電壓；降低了電極和有源區之間載流子注入勢壘高度，提高了電極收集和傳輸光生載流子的能力和光電轉換效率。建立聚四氟乙烯薄膜形態與光伏電池電學性質的內在關聯，進一步探索改善電極收集和傳輸光生載流子的物理途徑，為發展高效率、低成本有機/聚合物太陽電池提供新方法。在此基礎上研究有機/聚合物太陽電池中電極界面電子結構以及聚四氟乙烯薄膜形態等因素對光電轉換效率的影響，為研製新型高效、低成本有機/聚合物太陽電池提供理論指導和實施途徑。
結題摘要
有機/聚合物太陽電池具有成本低、易於加工、可製備大面積柔性器件等突出優點，在能源、國防、建築等方面都有廣泛的套用，具有極高的軍事和民用價值。目前有機/聚合物太陽電池普遍使用PEDOT:PSS作為ITO電極的修飾材料，而PEDOT:PSS有以下缺點：①高酸性（pH～1）。當PEDOT:PSS水溶液旋塗在ITO表面時，特別是對器件進行熱處理時，酸性的PEDOT:PSS對ITO電極有腐蝕作用。 ②在ITO表面旋塗PEDOT:PSS膜時會產生大量的微孔，而且在旋塗過程中PEDOT:PSS膜的薄厚不均勻，這會造成電荷抽取和電極電導率的不均勻性，影響器件的電學性能。③PEDOT:PSS的成本過高，而且在旋塗製備過程中絕大部分PEDOT:PSS被浪費掉了，無疑更增加了成本。④陰極阻擋層材料LiF也存在價格過高的問題，而且LiF具有一定的毒性，在高溫下分解，產生有毒的煙氣。如果能找到昂貴的PEDOT:PSS和LiF的廉價替代物，將進一步降低有機/聚合物太陽電池的成本，同時提高有機/聚合物太陽電池的實際套用價值。因此選擇和開發新型的陽極修飾材料就成了本項目的首要工作。本項目採用聚四氟乙烯作為有機/聚合物太陽電池的陽極緩衝層，具有製備工藝簡單、材料成本低、器件穩定性好、與陽極襯底兼容等優點，具有廣闊的套用前景。本項目採用真空蒸鍍技術製備聚四氟乙烯作為有機/聚合物太陽電池陽極和陰極的阻擋層，①通過聚四氟乙烯中大量帶負電的氟離子在電極和有源區之間形成偶極層，改變了電極表面功函式，提高了器件的開路電壓。②利用聚四氟乙烯作為阻擋層，降低了電極和有源區之間載流子注入的勢壘高度，提高了電極傳輸光生載流子的能力和光電轉換效率。③建立聚四氟乙烯薄膜形態與光伏電池電學性質的內在關聯，探索改善電極收集和傳輸光生載流子的物理途徑，為發展高效率、低成本有機/聚合物太陽電池提供新方法。④研究有機/聚合物太陽電池中電極界面電子結構以及薄膜形態等因素對光電轉換效率的影響，為電池的製備提供理論指導和實施途徑。所研製的器件在AM1.5，100mW/cm2的光照下，開路電壓為0.61V，短路電流為14.7mA/cm2，填充因子67.7%，光電轉換效率達到6.1%。
