在项目NOS.51073063的资助下,我们在有机/聚合物太阳能电池(OPV)的材料与器件研究方面取得了系列成果,截止2013年底,已经在英文期刊上发表文章5篇(SCI四篇),获得授权中国专利1项。其中在J. Mater. Chem和Chem. Commun发表的文章分别被选为封面文章和hot paper。另外还有在投的SCI文章还有四篇,正在申报的中国专利一项。主要研究进展包括: (1)亚三维与三维OPV给体材料的合成与器件应用:以单键连接苯并噻二唑为核构建亚三维的大分子给体材料,以螺芴为核构建三维大分子给体材料。实验结果表明,上述两类材料的分子间堆积得到明显的抑制,意味着其薄膜硬度的降低。通过与线性分子及聚合物对比,此类设计明显提高了相应OPV(与PC71BM)的器件效率,是目前3D材料的最高值之一(器件效率为4.8%),为制备高性能纳米压印器件奠定了基础; (2)阴离子共轭聚电解质阴极界面材料及其OPV应用:以含寡聚醚和磺酸钠侧链的阴离子共轭聚合物作为OPV的阴极界面层,用于以P3HT/PCBM和PTB7/P71CBM为活性层的正式器件。研究了阴极界面层形貌与器件性能之间的关系,获得了超过9%的OPV器件效率,这一结果是目前文献报道的正式器件的最高值; (3)基于AZO/超薄Al透明阴极的高效率反式OPV:以1nm的Al修饰AZO电极,在基本不改变透明度的前提下调节电极的功函,并以此电极为阴极,以P3HT/ICBA为活性层,氧化钼/Al为阳极,获得了效率为5.5%的反式OPV; (4)大面积超精细硅基纳米模板的制备及压印工艺:采用e-beam在硅片上完成了周期为50nm的线和圆柱的光刻胶的刻写工艺。通过ICP刻蚀,在硅片上获得了大面积的(3mm×3mm)纳米圆柱阵列,这样大面积的刻写及刻蚀工艺是国内首次报道。利用所获得的纳米硅基模板,采用加热和溶剂辅助的条件,我们成功实现了图案向共轭聚合物的转移。 通过对新型OPV给体材料和阴极界面层材料的优化,正式和反式OPV器件的优化,以及大面积纳米硅模板的制造与压印工艺探索,我们在OPV的基础研究与器件优化方面均取得了重要进展,基本完成了项目的任务要求。