CAREER:Increasing charge separation and extraction by ferroelectric polymer induced persisting electric-field for efficient organic solar cells
职业:通过铁电聚合物诱导持续电场提高高效有机太阳能电池的电荷分离和提取
基本信息
- 批准号:1747660
- 负责人:
- 金额:$ 28.8万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-07-01 至 2019-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Research Objectives and ApproachesThe objective of this research is to boost the efficiency of organic photovoltaic devices to over 15% by eliminating the major energy loss channels. The approach is to apply an ultrathin ferroelectric layer at the organic/electrode interface to induce a strong electric field into the organic semiconductor layer for efficient charge separation and extraction. With this unique structure, there will be no need to apply an external field to have the electric-field-induced charge extraction persist. Intellectual MeritThis project provides a transformative device design that promises to increase the efficiency of organic photovoltaic devices potentially to the thermodynamic limit. The ferroelectric polymer is a universal dual function interfacial layer for both low- and high-work function surface modifications. Further, this research will bring new fundamental insight to the physics of charge photo-generation, collection, and the origin of the open circuit voltage in organic photovoltaic devices. Broader ImpactsNew fundamental understanding regarding the influence of a strong electric field on charge dissociation and extraction will establish the theoretical base for new applications in electric field-controlled electronic devices, including organic light emitting diodes, excitonic solar cells, high speed photorefractive polymers, organic bistable memory, organic photodetectors, organic transistors, and multiferroics. This research will support outreach activities for students diversified in age, gender, and ethnicity. This platform of learning, which particularly targets high school students, will encourage students to consider careers in the energy conversion engineering field and provide the PI the experience necessary to develop into a stellar teacher-scholar.
这项研究的研究目标和方法是通过消除主要的能源损失渠道来提高有机光伏设备的效率超过15%。该方法是在有机/电极界面上应用超薄铁电层,以将强电场诱导到有机半导体层中,以有效的电荷分离和提取。有了这种独特的结构,将无需应用外场以使电场诱导的电荷提取持续存在。 知识分子的项目提供了一种变革性的设备设计,该设计有望提高有机光伏设备的效率,并可能提高到热力学极限。铁电聚合物是用于低功函数表面修饰的通用双函数界面层。此外,这项研究将为有机光伏设备中电荷发电,收集和开路电压的起源的物理学带来新的基本见解。 关于强场对电荷解离和提取的影响,更广泛的影响New的基本了解将为电场控制的电子设备的新应用建立理论基础,包括有机光发射二极管,激发型太阳能电池,激发型太阳能电池,高速光电折射聚合物,高速光电型聚合物,有机可可存储的记忆,有机有机光电遗传学,有机式晶体管,和跨跨型。这项研究将为年龄,性别和种族多样化的学生提供外展活动。这个特别针对高中生的学习平台将鼓励学生考虑能量转换工程领域的职业,并为PI提供成长为恒星的教师cholar的经验。
项目成果
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