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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
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在环境空气中快速且逐片狭缝涂布制备高效钙钛矿太阳能电池
摘要： 一种无氮环境与狭缝涂布法制备钙钛矿太阳能电池并结合近红外退火技术。我们在常压环境下开发出平面倒置结构钙钛矿太阳能电池（PSC）的制备方法，其光电转换效率达12.4%，与充氮手套箱中制备的电池（13.3%）相比性能相当。此外，我们采用近红外（NIR）辐射作为传统烘箱加热的后退火替代方案，将退火时间从1500秒缩短至30秒，且器件效率仍能超过10%。本研究探究了两步制备工艺中不同层面对NIR效应的响应机制及其对电池性能的影响。通过掠入射广角/小角X射线散射（GIWAXS和GISAXS）技术分析钙钛矿层的晶体结构与纳米形貌，揭示热退火与NIR退火的作用关联?；诟贸Ｑ怪票腹ひ眨颐墙徊讲捎孟练焱坎挤ㄊ迪执竺婊票?，所得电池效率达12.3%，其中关键控制因素是PbI2层厚度调控。将NIR辐射应用于狭缝涂布电池后，同样获得11.4%的转换效率。本研究为钙钛矿太阳能电池的快速制造与规?；峁┝丝尚新肪?。
关键词： 钙钛矿太阳能电池，两步法，近红外辐射，狭缝涂布，掠入射广角X射线散射，掠入射小角X射线散射
更新于2025-09-09 09:28:46
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为分子掺杂设计共轭聚合物：硒吩基共聚物中结晶度、溶胀和导电性在顺序掺杂过程中的作用
摘要： 虽然化学掺杂被广泛用于调控半导体聚合物的光电性能，但掺杂程度与掺杂材料电学性质如何随聚合物带隙、价带能级及结晶度变化尚不明确。我们通过一系列具有可控带隙梯度、价带位置可调且结晶度可变的聚(3-己基噻吩)(P3HT)与聚(3-庚基硒吩)(P37S)统计共聚物来解决该问题。采用溶液顺序加工法(SqP)用2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷(F4TCNQ)对这些共聚物进行掺杂后，运用掠入射广角X射线散射(GIWAXS)、差示扫描量热法(DSC)和椭圆偏振孔隙测定技术分析薄膜结构，通过交流霍尔效应测定其电学性能。研究发现：特定共聚物的可掺杂性主要取决于其价带能级相对于F4TCNQ最低未占分子轨道(LUMO)的能级偏移；而掺杂产生的载流子能否实现高迁移率并贡献电导率，则由聚合物将掺杂剂纳入晶体结构的能力决定——该能力又受掺杂剂溶剂溶胀作用的制约。这些效应在我们构建的噻吩:硒吩共聚物系列中呈现非单调变化关系。极化子吸收谱的位置与形貌与聚合物结晶度和载流子迁移率高度相关，但其吸收强度并不反映可移动载流子数量，因此无法通过光谱技术精确估算可移动载流子浓度。总体而言，掺杂薄膜的结晶度与电导率的相关性最为显著，表明只有薄膜晶体区域（其中掺杂抗衡离子与极化子因分子堆积约束被迫分离）才能产生高迁移率载流子。基于此认知，我们成功使该类材料的电导率突破20 S/cm。
关键词： 半导体聚合物、电导率、椭圆偏振孔隙度测定法、掠入射广角X射线散射、溶液顺序加工法、价带能级、F4TCNQ（2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基对苯醌）、聚(3-庚基硒吩)、交流霍尔效应、聚(3-己基噻吩)、差示扫描量热法、带隙、化学掺杂、结晶度
更新于2025-09-04 15:30:14