[00765926]新型有机/聚合物太阳能电池材料的制备与性能

新型太阳能电池（包括染料敏化太阳能电池(DSSCs)、聚合物太阳能电池(PSCs)等）具有相对廉价、易制备成柔性电池等优点，是具有重要应用前景的清洁可再生能源。该项目针对新型太阳能电池的柔性器件和光伏材料进行研究，系统研究太阳能器件结构与性能的关系、聚合物/有机小分子光伏材料的化学结构与光伏性能的关系，取得一系列重要科学进展如下： (1)新型柔性炭对电极及结构与性能关系：创新性地以中孔炭气凝胶作为催化还原材料，制备了结构为炭气凝胶/PTFE/不锈钢网的髙性能柔性对电极，其性能达到铂对电极性能的99%，发现中孔炭比微孔炭更有利于I₃^-离子的吸附和催化还原，从而降低电荷的复合几率的规律；以氮掺杂炭气凝胶(NCA)制备了结构为NCA/PVDF/不锈钢网的柔性对电极，其性能达到了钿对电极性能的102.6%，同时，还揭示了氮掺杂对炭气凝胶的孔结构和催化还原活性的影响规律。这一研究为设计并制备高性能柔性电极提供了新材料和新思路。 (2)主链D-侧链A型聚合物光伏材料和卟啉基聚合物光伏材料的设计及结构与性能关系：创造性地将拉电子结构单元(A)通过双键引入共扼聚合物的侧链，设计并合成了一系列主链D (推电子结构单元）-侧链A的新型共轭聚合物，发现这类聚合物具有优异的器件加工性和较低的最高成键分子轨道能级，较好地解决了常规主链型D-A共轭聚合物在PSCs中短路电流密度和开路电压(V_oc)不能兼顾的矛盾，同时提高PSCs的V_oc和PCE值。借鉴自然界中植物光合作用原理，结合卟啉衍生物高吸收系数和噻吩齐聚物吸收光谱宽的优点，设计并合成了全新的卟啉锌-多元噻吩的线型共轭聚合物光伏材料，并系统地研究了多元噻吩结构对光伏性能的影响规律。 (3)纯有机光敏剂中共轭π桥的化学结构与光伏性能关系：通过系统调控和优化中间共轭π桥的化学结构，获得了一系列高性能的D-π-A型纯有机光敏剂；发现在共轭π桥上引入硫氰基可增强有机光敏剂的光吸收能力和电荷传输能力,提高其光伏性能;发现三苯胺单元与共轭π桥通过单键连接，可降低DSSCs的电子复合几率，提高其V_oc和能量转换效率(PCE)，基于TD1的DSSCs的PCE为8.27%，是迄今为止PCE超过8%的结构最简单光敏剂。这些研究为设计廉价、高性能的有机光敏剂提供了新思路和理论依据。 2008年至2014年期间，在J.Mater.Chem.A,Carbon,J.Phy.Chem.C,Macromolecules等杂志发表相关SCI论文59篇，其研究成果获得了国内外同行的好评，并被Chem.Rev.、Chem.Soc.Rev.、Prog.Polym.Sci.等权威期刊引用和正面评价。其中，8篇代表性论文，总SCI影响因子49.775，被SCI期刊引用349次，SCI他引299次。