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行业领域

新能源及节能技术

需求背景

利用光电转换效应将太阳能资源转换成电能是获得可持续、清洁能源的重要途径。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将高性价比太阳能光伏电池及利用技术确定为能源研究领域中的优先主题。目前，基于硅基太阳能光伏电池实用效率为~24％，采用多结半导体结构并辅以聚光装置的太阳能光电转换效率可达40%。但是，由于无机半导体光伏器件普遍存在成本高、便携性差、制备过程易污染环境等问题，限制了其大规模推广使用。与无机硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池具有成本低、质量轻、可湿法大面积加工等优势，受到了学术界和产业界的密切关注。

需解决的主要技术难题

光生载流子在聚合物光伏器件中的传输与复合性能是影响其光电转化效率的一个重要问题。针对给、受体相均态分布的“体相异质结”活性层，正、负载流子在向两极传输的过程中极易发生孪生复合和双分子复合，导致器件内光电流损失严重，而发生这两种复合的几率大小往往与活性层结构密切相关，其原因很大程度上在于载流子在均态分布结构中的定向传输性能差。基于此，本项目拟通过设计聚合物太阳能电池的光活性层结构，使活性层中给受体相具备梯度分布状态，进而改善载流子在光活性层中的定向传输性能，减少正负载流子在传输过程中的复合，减少光电流的损失，从而提高电池器件的光电转化效率。

期望实现的主要技术目标

揭示活性层薄膜中给、受体在垂直方向上分布特征与聚合物太阳能电池器件性能间的关系，弄清两种梯度分布类型下浓差效应对载流子的传输性能的影响机制，探索出一种基于喷雾法制备高效率聚合物太阳能电池的方法

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