《環化靛藍聚合物及在太陽能電池中的套用》是依託首都師範大學，由林禹澤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：環化靛藍聚合物及在太陽能電池中的套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林禹澤
- 依託單位：首都師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
聚合物/富勒烯異質結電池中，聚合物光伏材料較低的載流子遷移率降低了活性層最佳厚度，不適合用於製備大面積電池器件，富勒烯易於發生聚集，不利於器件的長期穩定性；因此發展適合大面積器件製備的新型聚合物給體和非富勒烯受體材料是十分必要的。本課題擬基於環化靛藍、氟代環化靛藍結構合成出溶液加工性好、寬波段吸收、高載流子遷移率的聚合物電子給體、受體材料，並套用在電池器件中，探索出聚合物化學結構、聚集態結構、電子態結構與載流子傳輸及光伏性能之間的關係。材料設計是工作的重心，創新點如下：1）天然靛藍染料造價低廉、吸收強有利於利用更多的光子；2）並環體系具有大的平面結構，從而使分子間相互作用增強，這有利於提高載流子遷移率和電荷的分離；3）並環體系中電子高度離域，有利於吸收光譜向長波方向移動，同時引入聚合物進一步拓寬材料的吸收範圍；4）氟取代可以調控電子分布及能級。
結題摘要
在傳統的聚合物/有機本體異質結電池中，聚合物/有機光伏材料較低的載流子遷移率降低了活性層最佳厚度，不適合用於製備大面積電池器件，傳統受體材料富勒烯衍生物易於發生聚集，不利於器件的長期穩定性；因此發展適合大面積器件製備的新型聚合物/有機給體和非富勒烯受體材料是十分必要的。本課題基於環化靛藍及氟代環化靛藍、環化靛藍醯胺類似物吡咯烷酮、環化靛藍稠環類似物引達醒類並環結構合成出可溶液加工性的、寬波段吸收、高載流子遷移率的聚合物/有機大分子光伏材料，並將其套用在電池器件中，探索了分子化學結構、聚集態結構、電子態結構與載流子傳輸及光伏性能之間的關係。1）設計合成的氟代環化靛藍的聚合物，展現出很好的近紅外區域的光電回響，且空穴遷移率可達0.39 cm2V-1s-1。2）設計合成的基於環化靛藍醯胺類似物吡咯烷酮的大分子，展現出了很高的空穴遷移率> 1 cm2V-1s-1，並且與稠環電子受體共混製備的全有機分子非富勒烯太陽能電池當中光電轉化效率大於 6%，在文章發表當時是同類器件當中的世界記錄。3）合成了基於環化靛藍稠環類似物引達醒並環的大分子，並研究了稠環大小以及側鏈取代對材料性能的影響。該類材料的聚合物太陽能電池光電轉化效率達到13%，半透明太陽能電池器件效率10.8%。基於該類材料的太陽能電池器件重量輕、製備工藝簡單、高效率，因此具有很好的套用前景。
