全共轭聚合物共混体系相分离与光伏性质
结题报告
批准号:
21334006
项目类别:
重点项目
资助金额:
340.0 万元
负责人:
韩艳春
学科分类:
B0309.高分子物理与高分子物理化学
结题年份:
2018
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
谢志元、刘剑刚、付莹莹、徐垚卓、刘剑、王海洋、李明光、杨青青、周科
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中文摘要
构建有利于全聚合物光伏电池性能提高所需的形态结构,揭示全共轭聚合物共混体系相分离原理,并建立形态结构与器件物理间的关联对优化光电器件性能具有指导意义。本项目结合高分子物理与有机光电器件物理相关理论,研究共轭聚合物共混体系结晶度、相分离尺寸、相分离结构、相区纯度及界面扩散程度等对激子扩散效率、电荷转移态分离效率、载流子寿命、载流子双分子复合几率及载流子收集效率间的关系,主要内容包括:(1)研究刚性主链和pi-pi相互作用对共轭聚合物共混物相分离过程的影响,揭示相分离、结晶之间的竞争与耦合关系;(2)构建共轭聚合物共混体系相图,揭示共轭聚合物共混体系相分离机理,掌握薄膜形态调控的热力学和动力学因素,构筑互穿网络相分离结构;(3)发展调控共轭聚合物共混体系相区尺寸、相区纯度及界面扩散程度的方法;(4)建立共混薄膜形态结构与光伏电池性能间的关系。
英文摘要
The blending of two semiconducting polymers with offset energy levels enables efficient charge generation in thin-film ‘all-polymer’ solar cells. A key requirement for efficient charge separation and collection is the formation of interconnected phase-separated domains structured on the sub-20 nm length-scale. This project will focus on how to control the nanostructures of conjugated polymer blends and link the blend structure and device performance. The main contents include: (1) Studying the strong rod-rod interactions, chain entanglement in solution and crystallinity on the process of phase separation and on control of nanoscale morphology. (2) Developing novel routes for morphological control and evolution process of phase separation in conjugated polymer blend system, constructing phase diagram in conjugated polymer blend system and providing theoretical basis for realizing the interconnected phase-separated domains structure. (3) Developing the Novel routes to regulate the domain size, phase purity and donor/acceptor interface structure in conjugated polymer blend system, revealing the effect of film forming process, thermodynamic factors and post annealing process on film morphology. (4) Establishing the relationship between phase separation structure of conjugated polymer blend system and the corresponding device performance.
构建有利于全聚合物光伏电池性能提高所需的形态结构,揭示全共轭聚合物共混体系相分离原理,建立形态结构与器件物理间的关联对优化光电器件性能具有指导意义。但是共轭聚合物刚性强、易缠结等特点,导致全聚合物共混体系及聚合物/非富勒烯体系结晶及相分离行为竞争耦合,相分离行为可控性差。针对以上问题,提出了溶液聚集诱导相分离、分步结晶、受限结晶等制备互穿网络结构途径,实现了相区尺寸、纯度、给受体同向取向,提高了聚合物光伏器件效率。(1) 提出溶液聚集诱导相分离和受限结晶制备互穿网络结构,通过调节分子间作用力实现了相区尺寸及纯度的控制;(2) 通过受限附生结晶和增加溶液中聚集体含量和降低成膜时间,实现给受体Face-on/Face-on同向取向;(3)通过控制给受体结晶顺序,降低成核势垒及增加分子扩散速率,实现了非富勒烯分子结晶性的提高;(4)证实全共轭聚合物太阳能体系电荷转移态(CT)态寿命较短及双分子复合严重,改善相区纯度可抑制激子复合效率和改善电荷收集效率,提高光伏器件效率。在Adv. Funct. Mater.,Macromolecule等杂志发表论文24篇,相关研究成果被国内外研究小组关注,被Acc. Chem. Res., Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.等正面评述21次。参加相关学术会议12人次;培养博士毕业生8人,硕士毕业生2人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A bi-continuous network structure of p-DTS(FBTTh2)(2)/EP-PDI via selective solvent vapor annealing
通过选择性溶剂蒸汽退火制备 p-DTS(FBTTh2)(2)/EP-PDI 双连续网络结构
DOI:10.1039/c6tc03061k
发表时间:2016
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子:6.4
作者:Mingguang Li;Qiuju Liang;Qiaoqiao Zhao;Ke Zhou;Xinhong Yu;Zhiyuan Xie;Jiangang Liu;Yanchun Han
通讯作者:Yanchun Han
DOI:10.1016/j.polymer.2018.01.059
发表时间:2018-02
期刊:polymer
影响因子:4.6
作者:Rui Zhang;Ye Yan;Hua Yang;Xinhong Yu;Jiangang Liu;Jidong Zhang;Yanchun Han
通讯作者:Yanchun Han
DOI:10.1002/adfm.201807591
发表时间:2019-11-01
期刊:ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
影响因子:19
作者:Liang, Qiuju;Jiao, Xuechen;Han, Yanchun
通讯作者:Han, Yanchun
Insight into correlation between molecular length and exciton dissociation, charge transport and recombination in Polymer: Oligomer based solar cells
深入了解聚合物:基于低聚物的太阳能电池中分子长度与激子解离、电荷传输和复合之间的相关性
DOI:10.1016/j.orgel.2018.04.003
发表时间:2018-07-01
期刊:ORGANIC ELECTRONICS
影响因子:3.2
作者:Fu, Yingying;Qu, Jianfei;Xie, Zhiyuan
通讯作者:Xie, Zhiyuan
Decreased domain size and improved crystallinity by adjusting solvent-polymer interaction parameters in all-polymer solar cells
通过调整全聚合物太阳能电池中溶剂-聚合物相互作用参数来减小域尺寸并提高结晶度
DOI:10.1002/polb.23629
发表时间:2015
期刊:JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B-POLYMER PHYSICS
影响因子:--
作者:Ke Zhou;Jiangang Liu;Mingguang Li;Xinhong Yu;Rubo Xing;Yanchun Han
通讯作者:Yanchun Han
可拉伸大面积共轭聚合物薄膜微结构调控
D-A类共轭聚合物晶界内部tie molecule构象调控
盘状液晶有序结构构筑与性能关系
聚噻吩薄膜的凝聚态结构与有序取向
共轭聚合物共混物相形态调控与相界面性能
高性能高分子抗反射涂层的制备
高分子喷墨打印中的基本物理问题
高分子薄膜去浸润诱导的有序图案
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