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通过石墨烯/聚合物组分聚焦纤维状/图案化纳米结构的作用提升PBDT-DTNT:PCBM太阳能电池的空气稳定性

DOI:10.1016/j.solener.2020.01.031 期刊:Solar Energy 出版年份:2020 更新时间:2025-09-16 10:30:52
摘要: 基于还原氧化石墨烯(rGO)纳米片预设计的超分子结构,提升了聚[苯并二噻吩-双(癸基十四烷基噻吩)萘并噻二唑](PBDT-DTNT):苯基-C61-丁酸甲酯(PC71BM)太阳能电池的形貌、电化学及光伏稳定性。研究涉及的纳米结构包括原始rGO、接枝rGO/PBDT-DTNT、rGO-聚噻吩(GPTh)电纺纳米纤维、接枝rGO/PBDT-DTNT电纺纳米纤维及rGO/PBDT-DTNT样品。未改性的PBDT-DTNT:PC71BM太阳能电池在空气老化过程中光伏特性下降最为显著。从基于rGO的光伏器件到具有规整PBDT-DTNT纳米纤维的rGO/PBDT-DTNT改性器件,其特性曲线斜率逐渐降低。最稳定的器件以PBDT-DTNT:PC71BM:rGO/PBDT-DTNT活性层为基础制备(功率转换效率PCE从初始的6.09%降至1个月老化后的4.87%),该结构具有最显著的红移吸收峰、最大的相分离程度、最低的阻抗响应值,且在1个月空气老化期间保持最优光伏特性(短路电流密度Jsc=12.09 mA/cm2,填充因子FF=63%,开路电压Voc=0.64 V,空穴迁移率μh=5.3×10?? cm2/V·s,电子迁移率μe=7.9×10?? cm2/V·s,电荷转移电阻Rtr=431 Ω·cm2,PCE=4.87%)。GPTh/PBDT-DTNT/PC71BM(Jsc=10.31 mA/cm2,FF=49%,Voc=0.55 V,Rtr=796 Ω·cm2,PCE=2.78%)和接枝rGO/PBDT-DTNT/PBDT-DTNT(Jsc=10.98 mA/cm2,FF=56%,Voc=0.60 V,Rtr=539 Ω·cm2,PCE=3.69%)电纺纳米纤维也使器件在1个月内保持稳定。
作者: Xiaojuan Liu,Pan Ding,Zhihua Yuan,Hui Tian,Youzhou Jiao,Samira Agbolaghi
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研究概述 实验方案 设备清单

通过使用基于还原氧化石墨烯(rGO)纳米片的预设计超分子,提升PBDT-DTNT:PC71BM太阳能电池的形貌稳定性、电化学稳定性和光伏稳定性。

预设计的rGO/PBDT-DTNT超分子显著提升了PBDT-DTNT:PC71BM太阳能电池的效能与稳定性,在空气老化过程中展现出最优的光伏特性及稳定性。

该研究聚焦于太阳能电池在特定条件(空气老化、35%湿度、35°C)下的稳定性,可能未涵盖所有潜在的降解机制或环境条件。

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