A-04.太阳能材料与太阳能电池-中国材料研究学会.PDFVIP

A-04. 太阳能材料与太阳能电池 分会主席：邹德春、张文华、刘生忠、Robert P.H.Change A04-01 聚合物太阳电池光伏材料的侧链工程 李永舫 中国科学院化学研究所 苏州大学 聚合物太阳电池具有结构和制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点，成为国 内外研究热点领域之一。将富勒烯衍生物受体用n-型有机半导体材料取代，可以克服富勒烯受体存在的可 见光区吸光弱、能级调控困难和形貌稳定性差等缺点，近年来受到研究者的关注。多种性能优异的非富勒 烯型受体被设计出来，如窄带隙n-型聚合物受体N2200 和有机半导体受体ITIC 等。 给体和受体光伏材料的吸收互补和能级匹配是获得高效聚合物太阳电池的关键。我们发展了一系列与 窄带隙非富勒烯受体光伏材料吸收互补、基于噻吩取代苯并二噻吩(BDTT)与苯并三氮唑(BTA)单元的中间 带隙二维共轭D-A 共聚物给体材料，将BTA 受体单元上的两个氢原子用氟原子取代得到的聚合物J51 、 其HOMO 能级下移0.13 eV，同时空穴迁移率显著提高。使用N2200 受体的全聚合物太阳能电池能量转换 效率（PCE ）达到8.27，为全聚合物太阳能电池效率的文献报道最高值；使用ITIC 的非富勒烯聚合物太阳 能电池PCE 达到9.26 。进而，根据先前烷硫基取代可以降低共轭聚合物HOMO 能级的经验，将硫烷基引 入到BDTT 单元的噻吩共轭侧链上合成了聚合物J61 ，其HOMO 能级进一步降低，同时吸收光谱也有所红 移。基于J61 与ITIC 的器件开路电压（V ）和PCE 分别提高到约0.9 V 和9.52%，通过器件进一步优化 oc 使效率达到了10.57 %。进一步在聚合物的BDTT 单元的噻吩共轭侧链上引入硅烷基来调制聚合物的电子 结构和光伏性能，发现所得到的聚合物J71 具有更低的HOMO 能级。采用J71 与ITIC 共混制备的非富勒 烯聚合物太阳电池 V 进一步提升至0.94 V，器件效率达到11.41%。 oc 另外，通过将ITIC 侧链苯环上的柔性链从对位移到间位，使得到的m-ITIC 的电子迁移率显著提高， 从而进一步提升了非富勒烯聚合物太阳电池的光伏性能。基于J61 为给体、m-ITIC 为受体的非富勒烯聚合 物太阳电池的PCE 达到11.77%。 A04-02 高电荷收集效率的激子型太阳能电池的研究 田建军 北京科技大学 100083 新型激子型太阳能电池，如量子点太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，近年来发展迅速，成为国内外关 注的热点之一。半导体量子点是一种三维尺寸小于波尔激子半径的原子团簇，单个量子点在一个高能量光 子作用下，理论上能产生多个激子（电子-空穴对），即多重激子效应，所构筑的激子型太阳能电池，可以 突破传统P-N 结太阳能电池的Shockley-Queisser 极限模型（33% ），理论上期望获得更高的光电转换效率 （41% ）。新型钙钛矿型太阳能电池兼具较高的光电转换效率和潜在极低的制备成本等优点引起世界高度 关注，被Science 杂志评为2013 年度十大科技进展之一。短短几年内，光电转换效率由最初的3%发展到 目前20% 以上。但是，这些新型激子型太阳能电池结构中存在大量的界面缺陷，不仅降低了电荷注入和传 输，还产生大量的电荷复合，导致电荷收集效率低。提高对活性材料（量子点或钙钛矿）引入界面修饰被 1 认为是一种有效提高电池效率的方法。本报告主要介绍了我们课题组近年来在新型太阳能电池材料界面调 控研究方面的工作。 关键词：激子型太阳能电池；量子点；钙钛矿；电荷收集效率；界面修饰 A04-03 高性能光伏应用的铅卤钙钛矿可控生长 赵一新 上海交通大学 200240 从2012 年以来，铅卤钙钛矿CH NH PbI （MAPbI ）凭借其可调控的宽光谱响应吸收、优异的光电转 3 3 3 3 化效率以及低制备成本等优点，迅猛发展成为近年来光电转化材料研究的热点。针对钙钛矿的―一步法‖和 ―两步法‖制备方法存在的体积收缩和体积膨胀问题。通过引入可控量的CH NH Cl 和HCl 等含Cl 添加剂