高效率單結和疊層全塑膠太陽能電池的研究

《高效率單結和疊層全塑膠太陽能電池的研究》是依託華中科技大學，由周印華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高效率單結和疊層全塑膠太陽能電池的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周印華
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

有機聚合物太陽能電池具有柔性好、製備工藝簡單的優點而受到人們的廣泛關注。不需真空過程、全溶液製備、不使用銦錫氧化物（ITO）電極是低成本有機聚合物太陽能電池的發展方向。全塑膠太陽能電池，其基底、電極、光活性層均由有機聚合物組成，可全溶液製備、柔性好，符合低成本太陽能電池的條件。目前，全塑膠太陽能電池的能量轉換效率為3%左右。本項目擬圍繞如何提高全塑膠太陽能電池的效率、進一步簡化電池結構及其大面積化開展研究工作，具體包括：（1）引入高性能窄帶隙聚合物半導體光活性層，結合光學模擬，發展高效單結和疊層全塑膠太陽能電池；（2）通過摻雜含胺小分子和聚合物材料，發展低功函式導電聚合物溶液配方，以簡化全塑膠太陽能電池的結構及製備過程；（3）將全塑膠太陽能電池與可溶液製備的Ag格線、薄膜相結合，構築大面積柔性有機太陽能電池。通過以上研究，實現能量轉換效率在6-8%的低成本有機太陽能電池。

結題摘要

有機聚合物太陽能電池具有柔性好、輕質、可印刷製備的優點，是近年來能源領域的研究熱點。不需真空過程、全溶液加工、不使用銦錫氧化物是實現低成本有機太陽能電池的方向。全塑膠（有機）太陽能電池，其電極、活性層、界面層均由有機聚合物組成，具備低成本、可印刷製備的特點。本項目以實現高效率全塑膠太陽能電池為目標，圍繞導電聚合物電極性質調控及器件實現開展研究工作，主要研究成果包括：（1）材料方面，系統研究了導電高分子PEDOT:PSS的光學性質（吸收、透過及反射光譜）、電子電導率、離子電導率、功函式、化學氧化還原性質、機械可拉伸性質；發展了PEDOT:PSS配方，製備出微米尺度厚、自支撐、高電導率、低方阻電極薄膜；（2）器件方面，基於PEDOT:PSS性質的調控，實現了效率為6.5%全塑膠柔性疊層太陽能電池；結合轉印製膜技術，製備了面積為10.5 cm^2，效率為6.5%的柔性疊層太陽能電池；基於PEDOT:PSS的光學特性，實現了多彩和柔性有機及鈣鈦礦太陽能電池；發展了基於毛筆的有機太陽能電池塗布工藝，製備出面積為18 cm^2，效率為的6.3%有機太陽能電池模組。研究成果以華中科技大學為第一單位，本人為通訊作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., Mater. Horiz., Adv. Energy Mater.等期刊共發表標註論文27篇，申請專利5項（其中3項已授權）。