《聚合物太陽能電池的製備與光電化學性質研究》是依託華南師範大學，由吳素娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物太陽能電池的製備與光電化學性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳素娟
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，單層膜聚合物太陽能電池的效率已達到5%，是大規模套用綠色、環保、可再生清潔太陽能源的強有力競爭者。本項目關注P3HT/PCBM，P3HT/ZnO(TiO2)、P3HT:PCBM/ZnO(TiO2)基聚合物太陽能電池的光電化學性質，基本目標是(1)發展修飾PCBM的結構與光敏層中引入新材料的方法，調控光敏層微結構，深入研究P3HT/PCBM電池的光電化學性質變化規律與相關機理；(2)在調控光敏層微結構的基礎上，深入研究創造有效電極/光敏層間界面對P3HT/PCBM電池穩定性與光電化學性質的影響；(3)製備有序ZnO(TiO2)納米纖維，選用新材料修飾納米纖維，研究P3HT/ZnO(TiO2)與P3HT:PCBM/ZnO(TiO2)電池的光電化學性質。通過開展以上三個方面的工作，為提高聚合物太陽能電池的效率與穩定性開闢新途徑，從而為研發具有自主智慧財產權高性能聚合物太陽能電池創造條件。
結題摘要
本項目的研究內容及結果如下：(1)調控活性層的形貌，探索空氣中製備性能穩定、高效率P3HT:PCBM基聚合物太陽能電池的方法。(2)以ITO/TiO2/P3HT:PCBM/PEDOT/Ag電池為研究對象，選用CdSe量子點、Sb2S3光敏材料修飾TiO2電荷傳導層，研究N-型光敏層的引入對空氣中製備P3HT:PCBM基電池光電化學性能與穩定性的影響規律與作用機理。研究發現，CdSe量子點、Sb2S3光敏材料的引入，提高了電池的光吸收、電流密度及外量子轉換效率，而對電池的電壓和填充因子的影響不大，可提高電池的光電轉換效率。載流子傳導特性研究顯示，光敏層的引入提高活性層界面的電容，促進電荷傳導。可見，引入能級匹配的光敏材料來修飾電極與活性層間的界面，使活性層材料與電極界面層間形成階梯式能級，可在促進電荷傳導的同時改善光吸收，提高電池的轉換效率，該項工作的開展為得到高性能的聚合物太陽能電池開闢了途徑。(3)採用電紡絲法製備ZnO(TiO2)納米纖維，並選用Sb2S3、CdS修飾納米纖維，研究光敏材料的引入對電池光電性能及界面載流子傳導特性的影響，探討其變化規律與作用機理。研究發現，CdS修飾ZnO納米纖維在改善活性層光吸收的同時，可減少纖維表面的缺陷態密度、延長載流子壽命、促進電荷傳導，提高電池的光電性能；採用四氫呋喃（THF）預處理TiO2納米纖維網路以改善纖維間的接觸。在此基礎上，引入納米Sb2S3修飾處理後的纖維網路。研究發現，Sb2S3修飾將增大纖維表面的複合率，THF預處理與Sb2S3修飾則可大幅度改善活性層在可見光範圍內的光吸收，抑制界面電荷複合率，增大電池的外量子效率，大幅度提高電池的光電轉換效率。此外，以SrTiO3修飾的TiO2納米晶電極為對象，研究納米晶電極的表面修飾對其表面缺陷態密度及載流子傳導特性的影響。結果顯示，適當的界面修飾可減小界面的缺陷態密度，抑制複合，促進電荷傳導，改善電池的光電性能。通過開展上述3個方面的工作，為研發具有自主智慧財產權高性能太陽能電池提供了啟發，具有一定的實踐意義。
