溶液加工界面材料改善聚合物太陽電池性能的機理研究

《溶液加工界面材料改善聚合物太陽電池性能的機理研究》是依託中山大學，由謝方艷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：溶液加工界面材料改善聚合物太陽電池性能的機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：謝方艷
• 依託單位：中山大學

中文摘要

在有機光伏電池研究中，溶液加工界面材料如醇/水溶性共軛聚合物或n型有機小分子作為陰極界面層可大幅度提高器件性能。通過使用合適的溶液加工陰極界面材料，單結聚合物太陽電池器件的能量轉化效率提升至超過10%。然而這種性能提高的機理尚不完全清楚。本項目創造性地提出以光電子能譜、掃描開爾文探針顯微鏡為主要研究手段，研究陰極界面層與光活性層、電極的界面能級排列及相互作用，以及陰極界面層對活性層微觀結構及界面電勢分布的影響，闡明溶液加工材料作為陰極界面層提高器件性能的內在機制。本項目的科學意義和套用價值在於不僅深入研究陰極界面層對聚合物太陽電池性能提高的內在機理，而且為進一步設計和製備合適的陰極界面層，研製高性能聚合物太陽電池器件提供新的思路。

結題摘要

本項目按照計畫研究了醇/水溶性共軛聚合物、n型有機小分子陰極界面層與給體/富勒烯基聚合物活性層及電極的界面為主要研究體系，以光電子能譜、掃描開爾文探針顯微鏡為主要研究手段，研究陰極界面層與光活性層的界面能級排列及相互作用、給體/富勒烯活性層與陰極界面層相互作用的關聯、陰極界面層對活性層微觀結構及界面電勢分布的影響，闡明溶液加工材料作為陰極界面層提高器件性能的內在機制。此外，還套用光電子能譜技術進行了進一步的研究探索，開展了對聚合物太陽電池界面修飾層的研究：碳點修飾的ZnO作為陰極界面修飾層、TFSA對給體材料的摻雜效應；同時套用光電子能譜技術研究在溶液加工鈣鈦礦薄膜穩定性及襯底效應的機制；套用光電子能譜和KPFM技術研究溶液加工製備的鈣鈦礦太陽電池性能提高的機理；以及進行方法研究：利用UPS、XPS及KPFM三種技術測量樣品的功函式的優劣勢等。通過本項目的研究，我們對聚合物太陽電池中光活性層共混材料與陰極界面層PFN、n型小分子的界面作用情況與微觀相互作用有了更深入的了解，為進一步設計與研發優異的聚合物太陽電池提供了堅實基礎，有利於進一步提高聚合物太陽電池的光電轉換效率。