高效的太阳能电池聚合物是通过微调结构和电子性能来开发的
Yongye Liang1, Danqin Feng, Yue Wu
1Department of Chemistry and the James Franck Institute, The University of Chicago, 929 E. 57th Street, Chicago, Illinois 60637, USA.
Journal of the American Chemical Society
|May 21, 2009
概括
为高效的聚合物太阳能电池合成了具有调节性质的新型半导体聚合物. 结构修改提高了性能,在简单的设备中实现了超过6%的功率转换效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 开发高效和稳定的有机半导体聚合物对于推进聚合物太阳能电池 (PSC) 技术至关重要.
- 调整聚合物的电子和物理性能是优化光伏性能的关键.
研究的目的:
- 合成和描述新型的半导体聚合物,其中包括[3,4-b]烯和二烯单位.
- 调查结构-属性关系,以提高PSC的光伏性能.
- 通过战略性聚合物设计,在PSC中实现高功率转换效率.
主要方法:
- 合成新的半导体聚合物,交替使用thieno[3,4-b]thiophene和benzodithiophene单位.
- 用氧侧链或原子修改聚合物骨干以调整能量水平 (HOMO).
- 聚合物太阳能电池的制造和特征使用富勒化物接受器.
- 优化聚合物/富勒化物混合物的形态和加工.
主要成果:
- 通过侧链替代和结合实现了降低HOMO能量水平的聚合物.
- 结构修改增强了光谱吸收,孔的移动性和与富勒里德的混合性.
- 优化的能量水平导致开放电路电压 (Voc) 的增加.
- 微细分布的聚合物/富勒化物相互透网络提高了太阳能电池的转换效率.
- 简单的太阳能电池使用化PTB4 / PC6 / BM薄膜获得了超过6%的功率转换效率.
结论:
- 半导体聚合物的战略性结构改造有效地提高了PSC的性能.
- 达到最佳的能量水平和混合物形态对于高效PSC至关重要.
- 开发的聚合物系统显示出聚合物太阳能电池技术未来的巨大潜力.
