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侧链变化对单晶结构的影响：揭示有机太阳能电池的结构-性能关系
摘要： 活性层中的分子堆叠组装对有机太阳能电池（OSC）的光伏性能具有重要影响。本研究报道了两种具有不同侧链的新型小分子给体FBT-O和FBT-H及其对应的富勒烯基有机太阳能电池。侧链的微小改变导致功率转换效率（PCE）产生显著差异。尽管两种给体的分子结构相似，但基于FBT-O的器件PCE几乎是基于FBT-H器件的三倍，其短路电流密度、填充因子均显著提高，且空穴迁移率提升了三个数量级。通过深入研究两者的单晶结构差异发现，FBT-O具有更好的平面性，从而形成适宜的相分离和畴尺寸。此外，共混薄膜的二维掠入射广角X射线散射结果表明，这两种给体与单晶结构相比保持了相似的堆叠结构，由此建立了分子堆叠结构与器件性能之间的明确关联。
关键词： 侧链修饰、空穴迁移率、单晶、分子堆积结构
更新于2025-09-19 17:13:59
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稳定全聚合物太阳能电池中π-π堆积距离与相分离调控的效率
摘要： 活性层的形貌对有机太阳能电池的器件性能和稳定性起着关键作用。全聚合物太阳能电池（All-PSCs）因其具有稳健且稳定的形貌，已被证明比富勒烯类电池具有更好的热稳定性。然而，并非所有聚合物共混体系都具备优异的热稳定性，部分All-PSCs热稳定性较差的原因及其限制因素，以及如何在保持稳定性的同时获得更高效率，目前仍不明确。通过研究聚[2,3-双(3-辛氧基苯基)喹喔啉-5,8-二基-alt-噻吩-2,5-二基](TQ1)/聚[4,8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-alt-(4-(2-乙基己基)-3-氟噻吩[3,4-b]噻吩-)-2-羧酸酯-2-6-二基]](PCE10)/PNDI-T10共混体系，我们发现分子重排堆积结构和相分离是导致含PCE10器件热稳定性差的主要原因。TQ1/PNDI-T10器件经热退火后π-π堆积距离减小，光电转换效率(PCE)提升；而PCE10/PNDI-T10器件初始PCE较高，但热退火导致π-π堆积距离增大，空穴导电性下降，PCE反而降低。因此，在TQ1/PCE10/PNDI-T10(1/1/1)三元体系中，通过TQ1与PCE10分子间相互作用及堆积结构变化的平衡，热退火后可获得最高PCE。这表明：采用初始效率优异的材料与经热退火后效率提升的材料构建三元共混体系，是实现高效且热稳定All-PSCs的有效途径。
关键词： 形态学、器件稳定性、结晶度、全聚合物太阳能电池、热退火、分子堆积结构
更新于2025-09-19 17:13:59
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掠入射广角X射线散射揭示DPP基小分子太阳能电池中显著不同的分子构型
摘要： 本研究采用掠入射广角X射线散射同步辐射技术，全面探究了两种含不同烷基侧链的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮（DPP）小分子及其与富勒烯衍生物PC71BM共混物的纳米结构特性。在原始薄膜和共混薄膜中，多数情况下观察到侧链较短（乙基己基）的SM1分子在更大且更有序的堆积相内主要呈现面朝上相对取向，而SM2晶体则严格保持垂直取向。这些截然不同的结晶特性导致显著差异的结果，由此提出了晶体结构-性能关联规律。该研究不仅揭示了分子结构与结晶形成之间的重要科学关联，还为优化DPP基小分子太阳能电池的形貌与性能提供了分子设计方向。
关键词： 小分子给体、二酮吡咯并吡咯、掠入射广角X射线散射、分子堆积结构、小分子太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04