面向應(yīng)用的高效有機(jī)太陽(yáng)能電池關(guān)鍵材料與器件制備研究
項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:作為一種新的太陽(yáng)能電池電池技術(shù),有機(jī)太陽(yáng)能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點(diǎn);在應(yīng)用方面,可與當(dāng)前基于硅等的無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。特別指出的是,與鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相比,有機(jī)太陽(yáng)能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn),在使用過(guò)程中以及使用后處理方面不會(huì)產(chǎn)生重金屬污染,其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類(lèi)化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽(yáng)能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽(yáng)能的效率目前和其它最好的太陽(yáng)能電池之間的差距正在迅速縮小,目前我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)獲得超過(guò) 1515%的效率,是有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域世界最高效率;成本方面,OPV具有巨大優(yōu)勢(shì),有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性,成本低廉;壽命方面,因成本低廉,產(chǎn)業(yè)界對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池壽命的要求不如無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池,10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用,已有研究表明,OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒(méi)有問(wèn)題,隨著研究深入,提高的 10 年以上會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目圍繞有機(jī)太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵材料開(kāi)展系統(tǒng)研究,1)提出了新的材料設(shè)計(jì)理念,發(fā)展了系列具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活性層材料;2)發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池制備工藝技術(shù),制備了系列高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池光伏器件,不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率;3)制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極,應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池,獲得了與目前常規(guī)透明電極,如 ITO,完全相當(dāng)性能。應(yīng)用范圍:目前有機(jī)太陽(yáng)能電池正處在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的黎明階段,因其優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),在可穿戴設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域?qū)?huì)產(chǎn)生巨大的需求市場(chǎng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外多家實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)展完全面向?qū)嶋H應(yīng)用的研究開(kāi)發(fā),隨著研究的不斷深入,有機(jī)太陽(yáng)能電池的商品化生產(chǎn)應(yīng)用將會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。效益分析:1. 具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層材料,且合成簡(jiǎn)單,成本低; 2. 具有成熟的高效有機(jī)太陽(yáng)能電池制備工藝; 3. 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能柔性透明電極,不僅完全適用有機(jī)太陽(yáng)能電池,亦可廣泛應(yīng)用了其它相關(guān)領(lǐng)域。
南開(kāi)大學(xué)
2021-04-11