聚合物太阳电池由共轭聚合物给体和可溶性富勒烯衍生物受体的共混膜夹在高功函数正极和低功函数负极之间所组成,其中正负电极中至少有一个必须是透明导电电极。这类太阳电池具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制成柔性或半透明器件等突出优点,近年来成为新一代薄膜太阳电池的研究热点。本书以编者研究组的研究成果为基础、结合国内外*新研究进展,对聚合物太阳电池光伏材料和器件进行全面和系统的介绍。内容包括聚合物太阳电池的器件结构和工作机理、共轭聚合物给体光伏材料和可溶性富勒烯衍生物受体光伏材料等。
本书可作为聚合物太阳电池光伏材料和器件相关研究方向的研究生教材,也可供相关科技工作者参考。

第1章绪论 1
1.1聚合物太阳电池的结构和制备 3
1.2聚合物太阳电池的分类和工作机理 5
1.2.1肖特基型聚合物太阳电池 5
1.2.2双层D/A异质结聚合物太阳电池 6
1.2.3D/A本体异质结聚合物太阳电池 7
1.2.4叠层聚合物太阳电池 8
1.3聚合物太阳电池光伏材料 8
1.3.1聚合物太阳电池光伏材料需要具备的性质和分子设计策略 9
1.3.2聚合物太阳电池光伏材料的分类 11
1.4光伏材料电子能级的电化学测量 14
1.5聚合物太阳电池的器件性能表征 15
参考文献 17
第2章聚噻吩衍生物给体光伏材料 19
2.1聚(3-烷基噻吩) 20
2.1.1P3AT的结构 20
2.1.2P3AT的制备 21
2.1.3吸收光谱和荧光光谱 24
2.1.4聚集态结构和空穴迁移率 27
2.1.5电化学性质和电子能级 27
2.1.6光伏性质 28
2.2二维共轭聚噻吩衍生物 30
2.2.1带共轭支链的聚噻吩衍生物 31
2.2.2共轭桥连的交联型聚噻吩衍生物 33
2.3其他聚噻吩衍生物 34
2.3.1烷氧基和烷硫基取代聚噻吩 34
2.3.2带其他取代基的聚噻吩衍生物 35
2.4含��吩稠环的聚合物 36
2.4.1含噻吩稠环单体的合成 37
2.4.2基于含噻吩稠环的聚合物给体光伏材料 43
2.4.3PBDTTT类共聚物 45
2.5小结 47
参考文献 48
第3章聚对亚苯基乙烯和其他主链含乙烯双键的聚合物给体光伏
材料 51
3.1聚对亚苯基乙烯衍生物 52
3.1.1MEH-PPV的基本性质 53
3.1.2MEH-PPV和MDMO-PPV的光伏性质 53
3.1.3其他PPV衍生物光伏材料 55
3.2聚噻吩乙烯衍生物 59
3.2.1烷基取代聚噻吩乙烯的光伏性质 59
3.2.2酯基取代聚噻吩乙烯的光伏性质 60
3.3其他主链含乙烯双键的给体光伏材料 61
3.4小结 63
参考文献 64
第4章窄带隙D-A共聚物给体光伏材料 66
4.1基于噻吩及并噻吩给体单元的D-A共聚物 68
4.2基于芴、吲哚芴、硅芴等给体单元的D-A共聚物 70
4.3基于咔唑、吲哚咔唑等给体单元的D-A共聚物 76
4.4基于二噻吩并环戊二烯和二噻吩并吡咯给体单元的D-A共聚物 81
4.5基于二噻吩并噻咯给体单元的D-A共聚物 84
4.6基于苯并二噻吩给体单元的D-A共聚物 90
4.6.1基于烷氧基或烷基取代的BDT单元的D-A共聚物 90
4.6.2基于带噻吩共轭侧链BDT单元的二维共轭D-A共聚物 94
4.6.3基于BDT同分异构体单元的D-A共聚物 97
4.7基于引达省并二噻吩给体单元的D-A共聚物 100
4.8基于并吡咯二酮受体单元的D-A共聚物 104
4.9基于噻吩并吡咯二酮受体单元的D-A共聚物 110
4.10主链给体-共轭支链末端受体的D-A结构共轭聚合物 113
参考文献 117
第5章共轭聚合物受体和D-A双缆型聚合物光伏材料 123
5.1基于PPV的N-型共轭聚合物受体光伏材料 124
5.2n-型D-A共聚物受体光伏材料 126
5.2.1芴与苯并噻二唑的D-A共聚物的受体性能 126
5.2.2基于苝受体单元的D-A共聚物受体材料 126
5.3D-A双缆型聚合物光伏材料 131
5.3.1支链带C60的D-A双缆型聚合物 131
5.3.2支链带其他受体单元的D-A双缆型聚合物 132
5.4D-A嵌段共聚物光伏材料 134
参考文献 139
第6章富勒烯衍生物受体光伏材料 140
6.1富勒烯的结构和性质 142
6.2PCBM和PC70BM 144
6.2.1合成 145
6.2.2吸收光谱 146
6.2.3电化学性质和电子能级 146
6.2.4PC84BM 147
6.3PCBM衍生物 147
6.4可溶性三金属氮化物内嵌富勒烯衍生物 151
6.5双加成和多加成富勒烯衍生物 152
6.5.1PCBM双加成和多加成衍生物 152
6.5.2茚双加成富勒烯衍生物 155
6.6其他富勒烯衍生物 158
6.7小结 161
参考文献 162
第7章共轭聚合物/PCBM本体异质结太阳电池 165
7.1活性层形貌和给/受体互穿网络纳米结构的优化 166
7.1.1溶剂效应 166
7.1.2给/受体共混比例对活性层形貌的影响 169
7.1.3热退火和溶剂退火对活性层形貌的影响 170
7.1.4添加剂对活性层形貌和器件光伏性能的影响 176
7.1.5给/受体阵列结构 180
7.2界面修饰 184
7.2.1正极修饰层 184
7.2.2负极修饰层 186
7.3反向结构聚合物太阳电池 189
7.4小结 194
参考文献 195
第8章共轭聚合物/无机半导体纳晶杂化太阳电池 199
8.1基于CdSe、CdTe和CdS纳晶的杂化太阳电池 200
8.1.1CdSe纳晶形貌和尺寸对光伏性能的影响 200
8.1.2电极缓冲层的影响 202
8.1.3基于CdTe纳晶的杂化器件 203
8.1.4基于CdS纳晶的杂化器件 203
8.2基于TiO2、TiOx纳晶的杂化太阳电池 204
8.2.1双层器件结构 204
8.2.2本体异质结结构 205
8.3基于ZnO纳晶的杂化太阳电池 206
8.3.1本体异质结结构器件 206
8.3.2其他结构器件 208
8.4基于其他半导体纳晶的杂化太阳电池 209
8.4.1基于PbS和PbSe纳晶的杂化器件 209
8.4.2基于三元纳晶的杂化器件 210
8.4.3基于Ⅱ型异质结CdSe-CdTe纳晶的杂化器件 210
8.4.4基于Si纳米粒子的杂化器件 211
8.4.5基于单臂碳纳米管的杂化器件 211
8.4.6基于石墨烯为受体的杂化器件 212
8.5基于纳晶阵列结构的杂化太阳电池 212
8.5.1基于TiO2纳米阵列结构的杂化器件 212
8.5.2基于ZnO纳米棒和纳米纤维阵列的杂化器件 215
8.5.3基于CdTe和CdSe纳晶阵列的杂化器件 217
8.5.4基于CdS纳晶阵列的杂化器件 218
8.5.5基于Si纳米线阵列的杂化器件 219
8.5.6基于GaAs纳米线阵列的杂化器件 220
8.6层层自组装和LB有机/半导体纳晶杂化结构 220
8.6.1层层自组装有机/半导体纳晶杂化结构 220
8.6.2LB有机/半导体纳晶杂化结构 223
8.7无机半导体纳晶表面活性剂处理和共轭聚合物的端基功能化 223
8.7.1CdSe纳晶表面活性剂的去除 223
8.7.2取代TOPO的新型表面活性剂 224
8.7.3电活性表面活性剂 224
8.7.4端基功能化的P3HT给体材料 226
8.8小结 226
参考文献 227
第9章叠层聚合物太阳电池 233
9.1引言 234
9.2叠层太阳电池的结构和工作原理 234
9.2.1串联电池 235
9.2.2并联电池 236
9.2.3叠层聚合物太阳电池光伏性能的影响因素 236
9.3有机叠层太阳电池分类 237
9.3.1全有机小分子材料的叠层太阳电池 237
9.3.2聚合物/有机小分子杂化叠层太阳电池 239
9.3.3聚合物/无机半导体纳晶杂化叠层太阳电池 240
9.3.4叠层聚合物太阳电池 241
9.4叠层聚合物太阳电池的中间电极 243
9.4.1不同基底的电池叠加 243
9.4.2ITO为中间层的叠层太阳电池 243
9.4.3金属氧化物与PEDOT∶PSS结合作为中间电极层的叠层太阳电池 244
9.4.4金属复合层为中间层的叠层太阳电池 248
9.4.5以隔光层为中间层的叠层太阳电池 249
9.4.6并联叠层电池的中间层 250
9.5特殊结构叠层太阳电池 252
9.5.1V形、W形叠层太阳电池 252
9.5.2无中间层叠层太阳电池 253
9.5.3反向结构叠层太阳电池 255
9.6小结 258
参考文献 258
第10章柔性聚合物太阳电池 261
10.1引言 262
10.2柔性透明电极 262
10.2.1聚合物柔性基底 263
10.2.2透明导电电极 264
10.3柔性聚合物太阳电池的印刷技术 266
10.3.1喷墨印刷技术 266
10.3.2丝网印刷技术 268
10.4柔性聚合物太阳电池的滚轮卷绕生产技术 271
10.5小结 277
参考文献 277