有机光伏材料的设计、合成、纳米结构调控与器件性能研究的任务书.docx

有机光伏材料的设计、合成、纳米结构调控与器件性能研究的任务书
任务书
任务目标：设计、合成、纳米结构调控有机光伏材料，研究其器件性能并改善效率。
一、研究背景和意义
随着人类对地球环境和资源的快速消耗，寻找一种绿色新能源成为全球范围内的紧迫需求。光伏技术因其高效、环保、长寿命等优点，被广泛看好作为替代传统能源的重要手段。有机光伏材料能够以较低成本生产，其图案化制备使得具备更广泛的应用前景，如柔性彩色显示屏、电池等，有异于无机半导体光电器件和传统有机分子材料的优势。
有机光伏材料是由含间接带隙的有机半导体材料和固态电子受体材料组成的复合材料，货运子传输途径是经由电子给体到电子受体，激发了电子从费米能级至价带或电子受体从导带至费米能级，然后在电极上产生电控电流。目前有机光伏材料相比硅基太阳电池具有更高的的度量化转换效率，是研究热点之一，现在主要采用的方式为在材料内部形成呈‘’符号结构的异质结，提高光电子转导率和光电子作用深度，从而提高光伏电力的转换效率。
光伏材料的性能不仅与材料的基础物理化学性质关系密切，而且与其光电性能的调节和优化密不可分。因此，如何从化学合成和物理构造等方面寻找并设计出更优异的新型有机光伏材料，通过表征和理论模拟等研究方法，揭示其光物理学、电物理学等基本特性，从而为于高性能有机光伏器件的研制提供基础性理论知识和科学技术支撑，具有重要的学术、应用和时代意义。
二、研究内容与任务分工
1.有机半导体材料的设计、合成及表征
根据有机材料分子结构，分析其电子、空穴传输特性，设计有机半导体原材料的分子结构，合成并进一步表征其物理化学特性、分子构象等，为设计合成高性能光伏材料奠定基础。任务分工：有机半导体材料的设计方案由XXX负责，合成方案由XXX负责，分子结构表征由XXX负责。
2.固态电子受体材料的设计、合成及表征
根据有机半导体材料的特性，设计合成固态电子受体材料的分子结构，合成并进一步表征其物理化学特性、分子构象等。任务分工：固态电子受体材料的设计方案由XXX负责，合成方案由XXX负责，分子结构表征由XXX负责。
3.纳米结构调控与装置性能研究
通过化学、物理等手段，在有机半导体和固态电子受体之间形成异质结结构，调节材料吸收光谱、带隙以及光生载流子分布，从而提高电子传输效率和能级整合最大化透明光电器件性能，通过表征性质分析，研究其光电性质从而优化材料光电性能。任务分工：纳米结构调控由XXX,XXX负责，装置性能研究由XXX负责。
三、研究计划与实验步骤：
第一年
1.设计有机半导体材料分子结构；
2.合成有机半导体材料，并进行表征；
3.设计固态电子受体材料的分子结构；
4.合成固态电子受体材料，并进行表征；
5.探究纳米结构调控，制备具有异质结的材料；
6.对纳米异质结材料进行表征，实验研究光电特性。
第二年
1.研究不同纳米异质结结构的表征性质差异；
2.研究纳米异质结材料光电性能特性，并优化性能；
3.分析光电转换过程中浅态和深态对材料性能的影响；
4.针对亮度，颜色，性能要求的光伏电池进行分离性能研究。
5.根据光伏电池的不同性能，筛选最优异质结材料。
第三年
1.制备光伏器件并进行测试；
2.对光伏器件进行性能分析；
3.针对性能差异进行样品的优化实验；
4.评估光伏器件性能并提出改善措施。
四、预期成果与技术指标
1.成功合成具有优异性能的有机光伏材料；
2.构建并优化了符号异质结将近在达到全效率50%的最优限制；
3.构建了符号异质结的最佳性能材料与技术已发表业内人士认可的论文5篇以上；
4.研发成功的光伏器件稳定性能为80%以上，效能满足不同具体应用场景的要求。
五、进度安排与经费预算
1.研究周期：三年
2.预计总经费：500万元
3.具体经费分配：
1年预计经费150万元
2年预计经费200万元
3年预计经费150万元
六、团队人员和分工
研究团队必须是交叉学科队伍，要求各学科人员数量相对合适，人才配备齐全，在材料设计合成、性能表征等方面具有扎实的实验研究和科学研究经验与素质。
1.有机半导体材料设计方案：提交人：XXX
2.有机半导体材料合成方案：提交人：XXX
3.有机半导体材料分子结构表征：提交人：XXX
4.固态电子受体材料设计方案：提交人：XXX
5.固态电子受体材料合成方案：提交人：XXX
6.固态电子受体材料分子结构表征：提交人：XXX
7.纳米异质结结构调控：提交人：XXX,XXX
8.装置性能研究：提交人：XXX
9.光伏器件制备与测试：提交人：XXX
10.光伏器件性能分析：提交人：XXX
11.样品优化实验：提交人：XXX
12.经费管理与申报：提交人：XXX
七、研究成果应用方向
这项研究成果将有助于提高光伏器件的性能和效率，潜在的应用领域非常丰富。例如，这些新型有机光