项目名称: 基于氟化芳香基吡咯并吡咯二酮的全聚合物太阳能电池的材料设计及器件优化

项目编号: No.61774099

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2018

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王洪宇

作者单位: 上海大学

项目金额: 16万元

中文摘要: 针对目前全聚合物太阳能电池存在聚合物受体的电子迁移率低、聚合物给体和聚合物受体相容性差、载流子易复合等问题,拟在前期氟化苯基吡咯并吡咯二酮(DPP)的工作基础上,设计合成基于氟化噻吩基DPP的高电子迁移率的聚合物受体,并进一步探索其在全聚合物太阳能电池中的应用。研究氟取代基对聚合物受体的分子结构、能级结构、结晶性等的影响;通过优化共聚单体、氟取代的数量和位置以及烷基侧链来提高聚合物受体的电子迁移率。通过修饰给体和受体的分子结构和引入非共价键相互作用等方法来提高聚合物给体和聚合物受体的相容性,调节光活性层的聚集态形貌,优化器件制备工艺,提高全聚合物太阳能电池的效率。本项目将系统研究分子结构—电子结构和电子迁移率—聚集态形貌—器件性能之间的关系,致力于解决全聚合物太阳能电池中聚集态形貌调控和载流子复合等关键问题,并从热力学角度阐明聚合物/聚合物体系聚集态形貌的调控机制。

中文关键词: 吡咯并吡咯二酮;n-型聚合物;氟化;聚集态形貌;全聚合物太阳能电池

英文摘要: All-polymer solar cells (all-PSCs), utilizing a p-type conjugated polymer as donor and an n-type conjugated polymer as acceptor, have attracted much attention recently. However, all-PSCs suffer from low electron mobility, poor compatibility of the polymer donor and polymer acceptor, and charge recombination, etc. On the basis of our previous works of fluorinated phenyl diketopyrrolopyrrole (DPP), we plan to synthesize high electron mobility polymer acceptors based on fluorinated aryl DPP units, and further explore their applications in all-PSCs. The influences of fluorine atoms on the molecular structure, energy levels, crystallinity and aggregate structure will be investigated. We hope to improve the electron mobilities of polymer acceptors by optimizing comonomers, fluorinated number and position, and alkyl side chains. And the compatibility of the polymer donor and polymer acceptor can be improved by optimizing the molecular structures and introducing the non-covalent interactions. By optimizing the device-processed technology and tuning the bulk-heterojunction (BHJ) morphology, the power conversion efficiencies of the all-PSCs can be further improved. This project will systematically study the relationships between molecular structure, electronic structure and electron mobility, aggregate morphology and photovoltaic properties, and try our best to resolve the key problems of BHJ morpholgogy control and charge recombination in the all-PSCs. Finally, this project will also hope to illuminate the mechanism of tuning aggregate morphology of all-PSCs from a thermodynamic point of view.

英文关键词: diketopyrrolopyrrole;n-type polymer;fluorination;aggregate morphology;all-polymer solar cells

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