项目名称: 在器件工作条件下探索有机体异质结和钙钛矿太阳能电池动态给体-受体分子界面和电极界面处光伏过程

项目编号: No.61475051

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 胡斌

作者单位: 北京交通大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 因制备工艺简易、半透明以及柔性,有机太阳能电池拥有极大的发展前景,通过材料合成和器件设计,其效率已超过10%。最近,钙钛矿材料在太阳能电池里的应用取得重大突破,经过简单的器件设计,效率达到了15%。这为有机太阳能电池的发展带来了新的需求:深入揭示在器件工作条件下动态给体-受体分子界面和电极界面处内部光伏过程。目前,人们还不能深入解决这一关键科学问题,从而使有机太阳能电池发展面临着巨大的挑战。本项目将利用独特的实验手段:光电流磁场效应和光诱导电容测量,研究器件工作条件下动态给体-受体分子界面和电极界面,解决以下两个重大科学问题:(1)通过调节极化和能量参数调控给体-受体界面处电子-空穴对的束缚能;(2)通过介电效应提高电极界面处的电荷收集。研究目标是为材料合成和器件设计提供有效的理论基础,进而调控给体-受体分子界面和电极界面处有用和无用的光伏过程,促进有机体异质结和钙钛矿太阳能电池的发展。

中文关键词: 有机太阳能电池;光伏效应;给体-受体界面;电极界面

英文摘要: Organic solar cells have attracted tremendous research interests due to facile device-fabrication procedures, semi-transparent features, and mechanically-flexible properties. The efforts from materials synthesis and device engineering have led to continuous advancements on photovoltaic efficiencies quickly exceeding 10 %. More recently, using perovskite materials has led to surprisingly high photovoltaic actions with the efficiencies reaching 15 % from simple device designs. These quick advancements bring a fundamental demand to the field: revealing deeper internal photovoltaic processes at dynamic donor:acceptor (D:A) and electrode interfaces under-device-operating condition. At this moment, the deeper internal photovoltaic processes at the dynamic D:A and electrode interfaces still remain largely un-revealed, forming a great challenge to further advance the field of organic solar cells. To respond to this great challenge, the project is proposed to comprehensively investigate the dynamic D:A and electrode interfaces under device-operating condition by using our previously defined unique experimental methods: magnetic field effects of photocurrent and photoinduced capacitance. The proposed research plans to address two timely-important issues: (i) controlling the electron-hole binding energies at D:A interface through polarization and energy parameters and (ii) enhancing the charge collection at electrode interface through dielectric effects in both bulk-heterojunction and perovskite solar cells. The research goal is to provide critical understanding and effective knowledge base to materials synthesis and device engineering for controlling the useful and non-useful photovoltaic processes at both D:A and electrode interfaces towards further photovoltaic advancements in bulk-heterojunction and perovskite solar cells.

英文关键词: organic solar cells;photovoltaic effects;donor:acceptor interface;electrode interface

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