《納米級梳狀穿插雙層結構有機/聚合物太陽能電池》是依託華中科技大學，由屠國力擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米級梳狀穿插雙層結構有機/聚合物太陽能電池
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：屠國力
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬利用納米壓印技術，蒸寒採用PCBM薄膜為模版壓印共軛聚合物薄膜，製備鑲嵌在一起的納米級梳狀穿插雙層結構。其中模版是在PCBM的薄膜上，垂直且均勻分布著長和寬均為25nm、高度為70nm、間距為槳剃挨旋25納米的PCBM納米方柱。被壓印的另外一層與上述結構互補，即在窄帶共軛聚合物的薄膜上均勻分布長和寬均為25nm、深度為70nm、且間距25納米的方洞。此雙層結構分別由有機/聚合物太陽能電池的聚合物給體材料和受體材料PCBM構成，在兩側加上電極之後（其中一個為透明電極），即酷炒旬可獲得具有理想器件結構的有機/聚合物太陽能電池。由於給體和受體分別獨立形成連續相且兩相界面到本體材料內最大距離可滿足激子的有效遷移，上述器件構造方法將解決聚合物共混薄膜形貌無法有效控制這一制約有機/聚合物太陽能電池的基本問題。我們擬通過對給體材料的最佳化，解決與PCBM相互匹配的問題，獲得高效器件。
結題摘要
在項目NOS.51073063的資助下，我們在有機/聚合物太陽能電池（OPV）的材料與器件研究方面取得了系列成果，截止2013年底，已經在英文期刊上發表文章5篇（SCI四篇），獲得授權中國專利1項。其中謎兆屑烏在J. Mater. Chem和Chem. Commun發表的文章分別被選為封面文章和hot paper。另外還有在投的SCI文章還有四篇，正在申報的中國專利一項。主要研究進展包括：主擊 （1）亞三維與三維OPV給體材料的合成與器件套用：以單鍵連線苯並噻二唑為核構建亞三維的大分子給體材料，以螺芴為核構建三維大分子給體材料。實驗結果表明，上述兩類材料的分子間堆積得到明顯的抑制，意味著其薄膜硬度的降低。通過與線性分子及聚合物對比，此類設計明顯提高了相應OPV（與PC71BM）的器件效率，是目前3D材料的最高值之一（器件效率為4.8%），為製備高性能納米壓印器件奠定了基礎； （2）陰離子共軛聚電解質陰極界面材料及其OPV套用：以含寡聚醚和磺酸鈉側鏈的陰離子共軛聚合物作為遙說霉OPV的陰極界面層，用於以P3HT/PCBM和PTB7/P71CBM為活性層的正式器件。研究了陰極界面層形貌與器件性能之間的關係，獲得了超過9%的OPV器件效率，這一結果是目前文獻報導的正式器件的最高值； （3）基於AZO/超薄Al透明陰極的高效率反式OPV：以1nm的Al修飾AZO電極，在基本不改變透明度的前提下調節電極的功函，並以此電極為陰極，以P3HT/ICBA為活性層，氧化鉬/Al為陽極，獲得了效率為5.5%的反式OPV； （4）大面積超精細矽基納米模板的製備及壓印工藝：採用e-beam在矽片上再邀抹完成了周期為50nm的線和圓柱的光刻膠的刻寫工藝。通過ICP刻蝕，在矽片上獲得了大面積的（3mm×3mm）納米圓柱陣列，這樣大面積的刻寫及刻蝕工藝是國內首次報導。利用所獲得的納米矽基模板，採用加熱和溶劑輔助的條件，我們成功實現了圖案向共軛聚合物的轉移。 通過對新型OPV給體材料和陰極界面層材料的最佳化，正式和反式OPV器件的最佳化，以及大面積納米矽模板的製造與壓印工藝探索，我們在OPV的基礎研究與器件最佳化方面均取得了重要進展，基本完成了項目的任務要求。
