「高效全有機(jī)聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化：從材料構(gòu)筑到器件制備」

「高效全有機(jī)聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化：從材料構(gòu)筑到器件制備」1.摘要

本研究旨在探究高效全有機(jī)聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化。通過材料構(gòu)筑和器件制備，本文實(shí)現(xiàn)了有機(jī)太陽能電池的有效面積增大、載流子傳輸?shù)膬?yōu)化、電子電荷遷移的提高等多個(gè)方面的優(yōu)化，從而顯著提高了器件的光電轉(zhuǎn)換效率。

2.研究背景

目前，太陽能電池是一項(xiàng)重要的新能源技術(shù)，有機(jī)太陽能電池作為其中的一種，具有高效、薄、柔性等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電源、無線傳感器等領(lǐng)域。然而，其光電轉(zhuǎn)換效率仍然較低，使其實(shí)際應(yīng)用受到限制。因此，尋找一種可實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換的全有機(jī)聚合物太陽能電池成為研究的重要方向。

3.研究內(nèi)容

本研究設(shè)計(jì)了一種全有機(jī)聚合物太陽能電池器件結(jié)構(gòu)，并通過材料構(gòu)筑和器件制備進(jìn)行了性能優(yōu)化。主要優(yōu)化措施包括：

（1）界面調(diào)控

通過表面修飾等措施優(yōu)化質(zhì)子型全有機(jī)聚合物（PBDTTTz-4）和電子受體材料（PC71BM）的界面特性，減少電子和空穴的復(fù)合，提高載流子傳輸效率。

（2）有序結(jié)構(gòu)構(gòu)筑

通過熔融淬火等手段結(jié)構(gòu)構(gòu)筑，實(shí)現(xiàn)PBDTTTz-4和PC71BM的有序堆積，提高電子傳輸速度，減小電荷復(fù)合損失。

（3）電荷屏障優(yōu)化

通過添加電荷屏障材料（ZnO等）在PBDTTTz-4和PC71BM之間構(gòu)筑能級(jí)梯度，增強(qiáng)電子的引導(dǎo)，提高電荷遷移效率。

（4）控制器層加入

在電極和電子受體材料之間添加控制層，限制載流子復(fù)合和泄漏，提高器件光電轉(zhuǎn)換效率。

4.研究成果

通過上述優(yōu)化措施，本研究實(shí)現(xiàn)了高效全有機(jī)聚合物太陽能電池器件的性能優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過優(yōu)化的全有機(jī)聚合物太陽能電池器件，其光電轉(zhuǎn)換效率顯著提高，達(dá)到13.2%。同時(shí)，本研究還對(duì)有機(jī)太陽能電池的工業(yè)化生產(chǎn)提出了建議和展望。

5.結(jié)論

本研究通過材料構(gòu)筑和器件制備，實(shí)現(xiàn)了高效全有機(jī)聚合物太陽能電池器件的性能優(yōu)化，提高了器