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通过引入<scp>精心设计</scp>的聚噻吩/石墨烯复合物，提高了<scp>P3HT</scp>：<scp>PCBM</scp>光伏器件的稳定性

DOI：10.1002/pi.6024 期刊：Polymer International 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 研究了聚(3-己基噻吩)(P3HT)与苯基-C61-丁酸甲酯(PC71BM)太阳能电池在原始状态和改性状态下的形貌及光伏稳定性。为此，基于还原氧化石墨烯(rGO)和不同共轭聚合物设计了四种图案化/组装纳米结构：还原氧化石墨烯接枝聚(3-十二烷基噻吩)(rGO-g-PDDT)/P3HT补丁状图案、rGO-聚噻吩(GPTh)/P3HT/PC71BM纳米纤维、rGO接枝P3HT(rGO-g-P3HT)/P3HT蛋糕状图案以及超分子(聚苯胺接枝rGO/P3HT)(supra(PANI-g-rGO/P3HT))。在P3HT:PC71BM太阳能体系中，P3HT晶体中间覆盖的rGO纳米片(supra(PANI-g-rGO/P3HT))比少量覆盖(补丁状图案)和完全覆盖(蛋糕状图案)的结构表现更优。supra(PANI-g-rGO/P3HT)纳米杂化物在活性层中呈现高度相分离(均方根=0.88 nm)，并展现出最高性能(光电转换效率PCE=5.74%)。所有器件在空气老化过程中光伏特性均呈下降趋势，但斜率各异，其中未改性的P3HT:PC71BM器件下降最显著(从1.77%降至0.28%)。具有最有序结构的两种超分子——蛋糕状图案(10.12 mA/cm2, 51%, 0.58 V, 2.2×10?? cm2/V·s, 4.3×10?? cm2/V·s, 0.69 nm和2.99%)与supra(PANI-g-rGO/P3HT)(12.51 mA/cm2, 57%, 0.63 V, 1.2×10?? cm2/V·s, 3.4×10?? cm2/V·s, 0.82 nm和4.49%)在空气老化一个月后仍高度保持了P3HT:PC71BM器件的形貌和光伏稳定性。综合形貌、光学、光伏及电化学结果表明，supra(PANI-g-rGO/P3HT)纳米杂化物是稳定P3HT:PC71BM太阳能电池的最佳候选材料。
作者： Qingshan Yuan，Zunju Zhang，Lei Li，Samira Agbolaghi，Saina Mousavi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过引入精心设计的聚噻吩/石墨烯复合材料，研究P3HT:PC71BM太阳能电池在原始状态和改性状态下的形貌及光伏稳定性。

研究成果

超分子(PANI-g-rGO/P3HT)纳米杂化材料在提升P3HT:PC71BM太阳能电池的稳定性和性能方面表现出最佳效果，在经历1个月空气老化后数据衰减最低。这些纳米结构是稳定P3HT:PC71BM太阳能电池的理想候选材料。

研究不足

该研究聚焦于P3HT:PC71BM太阳能电池及其特定纳米结构改性。稳定性测试在特定条件（35°C、空气中35%湿度）下进行，这些条件可能无法代表所有潜在环境状况。

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