面向高效率小分子给体/聚合物受体型有机太阳电池的活性层材料设计和性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51903239
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0309.光电磁功能有机高分子材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

During the past few years, the power conversion efficiencies of all small molecule-, all polymer-, and polymer donor/small molecule acceptor-based organic solar cells have been greatly improved. However, the efficiencies of small molecule donor/polymer acceptor (SD/PA)-based devices are significantly lower than those of the three blend systems mentioned above, and how to realize the improvement of the device performance is still unknown. Therefore, exploring and solving the main issues in SD/PA-type photovoltaic devices will overcome the blind spots in organic photovoltaic research, and provide new possibility to solve the problems, like the strong dependence of device performance on the film thickness for the recently reported high-efficiency blend systems. In this project, we will conduct in-depth investigations on photoactive material design and device fabrication method, aiming at solving multiple key issues related to the SD/PA-type devices. Specifically, new polymer acceptors with both high film absorption coefficient and electron mobility will be designed and synthesized, and newly designed small molecule donors that matched with the polymer acceptor will be synthesized. The blend morphology will be optimized by changing the aggregation effect of electron donor and electron acceptor, and the principle of selecting photoactive materials with matched aggregation effect will be obtained from the systematic studies. Based on the new materials and the new morphological optimization method, the efficiency of SD/PA-type device will be significantly improved.
近年来,全小分子、全聚合物和聚合物给体/小分子受体型有机太阳能电池的光伏效率均取得快速突破,但小分子给体/聚合物受体(SD/PA)体系的光伏效率显著低于上述三类体系,且如何实现该类器件光伏效率的提升尚未可知。因此,探索并解决SD/PA型光伏器件效率低下的问题,将打破本领域的研究盲区,并在解决现有高效率体系的性能对膜厚较为敏感等问题方面具有潜在可能。本项目拟针对SD/PA型器件光伏效率提升所面临的关键问题,进行光活性层材料的设计合成和器件研究,即设计合成兼具高消光系数和高迁移率的受体聚合物;从相容性、分子取向和偶极作用三方面,制备与受体聚合物相匹配的给体小分子;通过调控给受体材料的溶液聚集效应实现共混薄膜形貌的优化,并获得构筑高效SD/PA型器件的给受体材料聚集特性的匹配原则。基于上述工作,本项目将推进SD/PA型有机太阳能电池光伏效率的大幅提升,达到与上述三类光伏器件相当的水平。

结项摘要

小分子给体/聚合物受体体系作为有机光伏电池的重要组成,一直面临体系发展缓慢、光伏性能落后的困境。探索并解决这一问题对于打破本领域的研究盲区和推动有机光伏电池全面发展具有重要意义。本项目首先针对该体系中材料相对缺乏且性能尚有不足的现状,设计合成了具有高迁移率的小分子给体和具有高电致发光效率的聚合物受体,从而提高了光伏器件的膜厚耐受性和降低了器件电压损失;其次,从材料的相容性和成膜过程的聚集能力两方面,阐明导致小分子给体/聚合物受体共混形貌差异的成因,并建立起薄膜形貌特征与器件光伏性能之间的关系;最后,通过加工工艺的探索,实现了对小分子给/聚合物受体多尺度形貌的协同优化,相关光伏器件取得能量转换效率的大幅提升。本项目研究结果不仅推动了小分子给体/聚合物受体体系的光伏性能提升,而且对于其他三类体系的材料发展和形貌调控具有重要借鉴意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Terthiophene Based Non-Fused Electron Acceptors for Efficient Organic Solar Cells
用于高效有机太阳能电池的三噻吩基非熔融电子受体
  • DOI:
    10.2139/ssrn.4011672
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Jincheng Zhu;Chenyi Yang;Lijiao Ma;Tao Zhang;Sunsun Li;Shaoqing Zhang;Huili Fan;Jianhui Hou
  • 通讯作者:
    Jianhui Hou
The Key Role of Subtle Substitution for a High‐Performance Ester‐Modified Oligothiophene‐Based Polymer Used in Photovoltaic Cells
光伏电池中使用的高性能酯类改性低聚噻吩类聚合物的微妙取代的关键作用
  • DOI:
    10.1002/cjoc.202200457
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Sunsun Li;Yuan Ding;Lei Xu;Wenchao Zhao;Jianqi Zhang;Jinzhao Qin;Yuyang Zhang;Jingjing Zhao;Chang He;Qiming Peng;Jianhui Hou
  • 通讯作者:
    Jianhui Hou
Facile Modification of a Noncovalently Fused-Ring Electron Acceptor Enables Efficient Organic Solar Cells
非共价稠环电子受体的轻松修饰可实现高效有机太阳能电池。
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c11412
  • 发表时间:
    2021-09-15
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Huang, Jinfeng;Li, Sunsun;Yang, Lian-Ming
  • 通讯作者:
    Yang, Lian-Ming
Terminal alkyl chain tuning of small molecule donor enables optimized morphology and efficient all-small-molecule organic solar cells
小分子供体的末端烷基链调节可实现优化的形态和高效的全小分子有机太阳能电池
  • DOI:
    10.1016/j.dyepig.2022.110147
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Dyes and Pigments
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Liyan Yang;Jinzhao Qin;Sunsun Li;Jianqi Zhang;Yang Yang;Bingqiang Cao;Chang He;Jianhui Hou
  • 通讯作者:
    Jianhui Hou
15.3% efficiency all-small-molecule organic solar cells enabled by symmetric phenyl substitution
15.3%%20效率%20全小分子%20有机%20太阳能%20细胞%20启用%20by%20对称%20苯基%20替代
  • DOI:
    10.1007/s40843-020-1269-9
  • 发表时间:
    2020-03-18
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-MATERIALS
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Qin, Jinzhao;An, Cunbin;Hou, Jianhui
  • 通讯作者:
    Hou, Jianhui

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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