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基于季噻吩的染料作为混合二氧化钛/聚(3-己基噻吩)(P3HT)太阳能电池的高效界面修饰剂

DOI：10.3390/polym11111752 期刊：Polymers 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 本研究聚焦于探究染料（包括含氰基丙烯酸基团的噻吩衍生物染料((E)-2-氰基-3-(3,3,5,5-四己基-[2,2':5',2'':5'',2'''-四噻吩]-5-基)丙烯酸(4T)）对二氧化钛(TiO?)/聚(3-己基噻吩)(P3HT)太阳能电池光伏性能的影响。在界面处插入染料能提升电池效率，且与所用染料种类无关。但与对照样品相比，4T染料使效率显著提升三倍。这一改进主要源于短路电流密度(JSC)的增加，该现象与含4T染料的TiO?/P3HT纳米复合材料中报道的更高空穴迁移率相符。光学吸收数据进一步表明4T扩展了TiO?/P3HT纳米复合材料的光谱响应范围，这同样有助于提升JSC。插入染料后暗电流的降低确保了界面处载流子复合得到控制，从而提高了开路电压。在100 mW/cm2（1个太阳光强）AM1.5滤光片模拟光照条件下，以4T染料作为界面修饰剂的优化混合TiO?/P3HT器件平均效率超过2%。
作者： Arumugam Pirashanthan，Thanihaichelvan Murugathas，Punniamoorthy Ravirajan，Dhayalan Velauthapillai，Neil Robertson
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究包括含氰基丙烯酸基团的噻吩衍生物染料在内的各类染料对二氧化钛(TiO2)/聚(3-己基噻吩)(P3HT)太阳能电池光伏性能的影响。

研究成果

插入4T染料通过提高空穴迁移率和控制界面载流子复合，显著提升了TiO2/P3HT太阳能电池的效率。优化后的器件在模拟太阳光照射下平均效率超过2%。

研究不足

该研究承认混合器件存在功率转换效率（PCE）的局限性，原因包括界面载流子复合、金属氧化物聚合物纳米复合材料迁移率较低以及聚合物光谱响应较差。

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