课题基金基金详情
全共轭聚合物共混薄膜分子Face-on/Face-on取向调控
结题报告
批准号:
51773203
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘剑刚
依托单位:
学科分类:
E0302.高分子材料物理
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
梁秋菊、张强、赵科峰、闫野
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
全共轭聚合物共混体系可有效解决聚合物/富勒烯共混体系光吸收能力差及LUMO能级高等问题,是国内外关注热点。不同于富勒烯分子光电特性为各向同性,共轭聚合物为各向异性分子,其光电性质依赖于分子取向。全聚合物共混体系给受体分子均为face-on取向时,利于电荷转移态分离及载流子传输,可降低单分子复合、双分子复合几率及能量损失。然而,多数共混体系中给受体分子为face-on/edge-on或edge-on/edge-on取向。本项目围绕如何使给受体转变为face-on/face-on取向这一问题,开展三方面研究:(1)控制共轭聚合物结晶的成核方式,利用外延结晶、受限结晶等原理实现分子取向控制;(2)控制溶液中共轭聚合物共混体系固-液相分离类型,协同控制成膜动力学,实现分子取向控制;(3)揭示给受体取向方式对单分子复合、双分子复合及能量损失等影响,阐明分子取向与光物理过程间联系。
英文摘要
Weak absorption ability and energetic tenability which are two fatal weaknesses in polymer/fullerene solar cells are effectively solved by all-polymer solar cells. As well known, fullerene is isotropic and could delocalize electrons in the three-dimensional directions, while conjugated polymer is anisotropic, as a result, its molecular orientation influenced the photophysical processes. Both the donor and acceptor adopt face-on orientation is favorable for the separation of CT state, charge transport, leading to reduced geminate recombination, charge recombination and energy loss. Therefore, our work will focus on the following aspects in this project: (1) Adjusting molecular orientation by controlling the heterogeneous nucleation and extension growth of conjugated polymer. (2) Combining solid-liquid phase separation and film-forming kinetics to promote the face-on orientation for polymers in blended system. (3) Based on molecular orientation control, illuminating the influence of the molecular orientation on geminate recombination, charge recombination and energy loss, elucidating the relationship between molecular orientation and photophysical processes in all-polymer solar cells.
全共轭聚合物共混体系可有效解决聚合物/富勒烯共混体系光吸收能力差及LUMO能级高等问题,是国内外关注热点。不同于富勒烯分子光电特性为各向同性,共轭聚合物为各向异性分子,其光电性质依赖于分子取向。全聚合物共混体系给受体分子均为face-on取向时,利于电荷转移态分离及载流子传输,可降低单分子复合、双分子复合几率及能量损失。然而,多数共混体系中给受体分子为face-on/edge-on或edge-on/edge-on取向。促进有机光伏电池活性层中给受体采取face-on取向是进一步提高器件性能的有效途径。虽然通过分子剪裁设计可实现分子取向的变化,然而其手段繁琐,且增加分子量、降低分子规整度及增加侧链堆积位阻等手段会使分子结晶能力下降,导致共混体系中难以形成载流子连续通路及高纯度相区。.针对以上问题,本项目通过将结晶热力学与动力学因素相结合的策略,实现了分子取向的精确调控,具体研究内容如下:(1)控制共轭聚合物结晶的成核方式,利用外延结晶、受限结晶等原理控制分子取向;(2)调控溶液中共轭聚合物共混体系固-液相分离类型,协同控制成膜动力学,控制分子取向;(3)研究给受体取向方式对单分子复合、双分子复合及能量损失等影响,阐明分子取向与光物理过程间联系。具体成果如下:.(1)揭示共轭聚合物分子量影响分子取向的本质,建立了共轭聚合物结晶微观机制与凝聚态结构间的联系;.(2)从共轭聚合物结晶热力学及结晶动力学过程出发,将外延及受限结晶原理与分子扩散相结合,实现分子取向精准控制;.(3)建立不同共混体系给受体相对取向与器件光物理过程间关系。.通过总结上述规律,获取了影响分子取向的关键性物理参数,为构筑全聚合物太阳能电池活性层多层次结构奠定基础;建立了分子取向-光物理过程-器件性能间的联系。本项目取得的研究成果可为利用大面积溶液加工工艺制备高性能厚膜光伏电池提供理论及技术支持,对本领域发展具有推动意义和引领作用。
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
DOI:--
发表时间:2020
期刊:Frontiers in Chemistry
影响因子:5.5
作者:Ergang Wang;Kui Zhao;Jiangang Liu
通讯作者:Jiangang Liu
Investigating the effect of cosolvents on P3HT/O-IDTBR film-forming kinetics and film morphology
研究共溶剂对 P3HT/O-IDTBR 成膜动力学和薄膜形貌的影响
DOI:10.1016/j.jechem.2020.04.048
发表时间:2020
期刊:Journal of Energy Chemistry
影响因子:13.1
作者:Jiangang Liu;Shuyi Zeng;Peng Jing;Kui Zhao;Qiuju Liang
通讯作者:Qiuju Liang
DOI:10.1002/pol.20210642
发表时间:2021-10
期刊:Journal of Polymer Science
影响因子:3.4
作者:Qiuju Liang;Zhan-hao Hu;Jianhong Yao;Yu Yin;P. Wei;Zhikang Chen;Wangchang Li;Jiangang Liu
通讯作者:Qiuju Liang;Zhan-hao Hu;Jianhong Yao;Yu Yin;P. Wei;Zhikang Chen;Wangchang Li;Jiangang Liu
Blending Donors with Different Molecular Weights: An Efficient Strategy to Resolve the Conflict between Coherence Length and Intermixed Phase in Polymer/Nonfullerene Solar Cells
混合不同分子量的供体:解决聚合物/非富勒烯太阳能电池相干长度和混合相之间冲突的有效策略
DOI:10.1002/smll.202103804
发表时间:2021-11-25
期刊:SMALL
影响因子:13.3
作者:Liang, Qiuju;Hu, Zhangbo;Huang, Wei
通讯作者:Huang, Wei
Optimizing the Phase-Separated Domain Size of the Active Layer via Sequential Crystallization in All-Polymer Solar Cells
通过顺序结晶优化全聚合物太阳能电池中有源层的相分离域尺寸
DOI:10.1021/acs.jpclett.0c00249
发表时间:2020-03-19
期刊:JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
影响因子:5.7
作者:Liu, Jiangang;Zeng, Shuyi;Liang, Qiuju
通讯作者:Liang, Qiuju
全聚合物共混薄膜相区尺寸及给受体结晶度匹配关系调控与机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    刘剑刚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金