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oe1(光电查) - 科学论文

23 条数据
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  • 基于非对称9,9'-双芴基的小分子作为有机光伏电池的非富勒烯受体

    摘要： 成功合成了三种新型不对称9,9'-二芴基衍生物：2,7-二丁氧基-3',6'-双(5-亚甲基丙二腈-3-辛基噻吩-2-基)-9,9'-二芴基(BF-TDCN2)、2,7-二丁氧基-3',6'-双(5-(亚甲基茚-1,3-二酮)-3-辛基噻吩-2-基)-9,9'-二芴基(BF-TID2)和2,7-二丁氧基-3',6'-双(5-(2-亚甲基-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈)-3-辛基噻吩-2-基)-9,9'-二芴基(BF-TDCI2)。这些衍生物通过接枝不同电子受体基团（丙二腈(DCN)、1H-茚-1,3(2H)-二酮(ID)和2-(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(DCI)）制备，可作为有机光伏电池的电子受体。通过改变末端基团的吸电子能力，可轻松调节分子能级和带隙。三种化合物在薄膜中的光学带隙随末端基团吸电子能力的增强而减小。此外，位于不对称末端的烷氧基侧链对溶解性、分子聚集行为及与聚合物给体的相容性也具有一定影响。其中PBDB-T:BF-TDCI2光伏电池展现出最高4.85%的功率转换效率（开路电压0.88V，低能量损失0.62eV）。研究表明，通过简单的溶剂退火处理可使效率提升20%。进一步分析活性层的形貌和光物理性质发现，经处理的器件具有更优的相分离尺寸和形貌，有利于增强分子间相互作用，从而改善活性层中的激子分离和电荷传输。

    关键词： 非富勒烯受体，有机光伏电池，9,9'-二芴基衍生物，不对称分子

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 用于提升有机光伏电池性能的金属-有机框架纳米片

    摘要： 金属有机纳米片（MONs）是一类新兴的二维材料，其多样且易于调控的结构使其成为光电器件应用的理想选择。本研究采用液相剥离法合成了基于锌卟啉的超薄MONs，其电子和光学特性非常适合集成到聚噻吩-富勒烯（P3HT-PCBM）有机太阳能电池中。值得注意的是，在光伏器件的光活性层中添加MONs后，功率转换效率达到5.2%，几乎是不含纳米片的对照器件的两倍，同时短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和填充因子（FF）均得到同步提升。分析表明，MONs互补的电子、光学和结构特性使其能够作为模板表面促进P3HT结晶，使吸光度翻倍，空穴迁移率提高十倍，并减小晶粒尺寸。这些结果证明了MONs作为一类可调谐二维材料，在提升多种有机太阳能电池及其他电子器件性能方面的潜力。

    关键词： 金属有机纳米片、有机光伏电池、功率转换效率、液相剥离、锌卟啉

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用倒置溶剂蒸汽退火技术实现13.76%效率的非富勒烯有机光伏电池

    摘要： 有机光伏电池（OPVs）采用聚合物给体PM7和非富勒烯受体IT-4Cl制备，通过使用不同退火溶剂的倒置溶剂蒸汽退火（UD-SVA）方法优化活性层形貌。以二硫化碳（CS2）作为退火溶剂的OPVs展现出13.76%的最佳功率转换效率（PCE），同时短路电流密度（JSC）提升至20.53 mA cm?2，填充因子（FF）达到77.05%。采用CS2 UD-SVA处理可实现超过15%的PCE提升，这应归因于活性层形貌的优化带来的光子捕获能力增强、激子高效分离、电荷传输与收集效率提高。此外，以CS2为退火溶剂的PM7:IT-4Cl基OPVs在20至90秒的宽处理时间范围内仍能保持超过13%的PCE。本研究表明UD-SVA在提升非富勒烯OPVs性能方面具有巨大潜力。

    关键词： 相分离、有机光伏电池、溶剂蒸汽退火、非富勒烯

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 高效有机光伏电池中局域激子与电荷转移态杂化的调控

    摘要： 降低能量损失是提高有机光伏（OPV）电池效率最可行的方法之一。最新研究表明，非辐射能量损失（）是阻碍当前先进OPV电池性能进一步提升的主导因素。然而，目前尚缺乏抑制的OPV材料理性分子设计策略。本研究以分子表面静电势（ESP）作为定量参数，建立了化学结构与分子间相互作用之间的普适关系。结果表明，增大给体与受体间的ESP差异能增强分子间相互作用。在OPV电池中，这种增强的分子间相互作用会提高电荷转移（CT）态在与局域激子复合中的比例以促进电荷产生，但同时会导致更大的。这些发现表明，精细调控OPV材料的ESP是进一步提升电池效率的可行途径。

    关键词： 杂化、电荷转移态、分子间相互作用、有机光伏电池、非辐射能量损失

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 以SubPc作为三元结构中心双极传输层与二元结构电子受体的有机光伏电池性能比较

    摘要： 我们比较了基于二元和三元平面异质结的有机光伏电池(OPVCs)的性能。有机活性层材料包括并五噻吩(5T)、亚酞菁(SubPc)和富勒烯(C60)。由于SubPc是双极性材料，我们将其作为二元OPVCs中的电子受体，或作为三元电池的中间层，以提高以5T为电子给体时的OPVCs效率。因此，不同的OPVC配置分别为5T/C60、5T/SubPc和5T/SubPc/C60。研究了不同有机层厚度对器件性能的影响。为理解不同OPVC配置的行为，我们进行了形貌学研究。讨论了5T层高粗糙度对OPVCs性能的影响。最佳OPVCs性能由二元结构5T/SubPc获得，其最大效率相比5T/C60体系提高了50%。外量子效率测量表明两层均参与电流产生，效率提升主要源于开路电压(Voc)的增加。对于三元OPVCs，Voc受限于5T和C60的能带结构，此外效率还受到三元结构较差的电荷收集效率及三层有机堆叠体串联电阻的限制。

    关键词： 有机光伏电池、三元结构、并五苯噻吩、次酞菁、二元结构

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • PEDOT:PSS的矿物酸掺杂作用及其在有机光伏中的应用

    摘要： 聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)是商业化最成功的导电聚合物之一。目前迫切需要一种能轻松获得高导电透明PEDOT:PSS薄膜的方法。本文介绍了一种显著提升此类薄膜导电性的简易方法：直接向PEDOT:PSS水溶液中添加一系列矿物酸，可使导电性提升3-4个数量级?；硌芯勘砻?，导电性增强取决于掺杂酸的沸点、pKa值、软度参数及氧化能力。具体而言，高沸点、低pKa和低软度参数的酸能诱导PEDOT与PSS相分离，实现二次掺杂；若掺杂酸具有强氧化性，则可通过初级掺杂提升导电性。H2SO4掺杂的PEDOT:PSS薄膜展现出2244 S cm?1的最高导电率，将其作为聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)基有机光伏电池的透明电极时，功率转换效率达到3.13%。这些结果表明，直接酸掺杂PEDOT:PSS溶液是获得高柔性透明电极的简便途径。

    关键词： 透明柔性电极、PEDOT:PSS掺杂、有机光伏电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 无毒黄铁矿型硫化亚铁纳米晶作为PTB7:PC<sub>71</sub>BM基有机光伏电池中的第二电子受体

    摘要： 本文报道了采用双罐法合成无毒黄铁矿型硫化亚铁（FeS2）纳米晶（NCs）。我们进一步研究了这些纳米晶掺杂到体异质结三元有机光伏（OPV）电池PTB7:PC71BM活性层中的影响。所制备的OPV器件结构为玻璃/ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PC71BM:FeS2/PFN/FM直接配置。Field金属（FM）是由32.5%铋、51%铟和16.5%锡（重量比）组成的共晶合金，熔点为62°C，在大气条件下沉积于活性层/PFN之上。通过向电子给体PTB7中添加不同重量比（0.0、0.25、0.5和1.0 wt%）的半导体FeS2纳米晶制备三元活性层。与参照器件（不含FeS2）相比，掺杂0.5 wt% FeS2的OPV器件功率转换效率（PCE）提升21%，从5.69%增至6.47%。根据Kruskal-Wallis和Mann-Whitney统计检验，所有OPV器件均呈现相同趋势。

    关键词： 二硫化铁，纳米粒子，黄铁矿，有机光伏电池（OPVs），PTB7

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 采用Cu:Al合金作为金属层的有机光伏电池新型介电/金属/介电电极

    摘要： 鉴于对柔性且廉价光电器件需求的快速增长，有必要寻找氧化铟锡（ITO）的替代材料。本研究从多种备选方案中选用了真空沉积的介质/金属/介质（D/M/D）三层结构。当该结构中的金属层采用银（Ag）时，可获得高性能且稳定的透明导电电极（TCEs）。若将银替换为成本更低的铜（Cu），由于铜易向过渡金属氧化物扩散的特性，效果并不理想。为此，我们通过在ZnS/M/WO3结构中采用铜合金Cu:Ag来提升新型TCEs的稳定性。当中间层M=Cu:Ag（16纳米）/Ag（1纳米）时获得最佳性能，制得兼具柔性与稳定性的透明导电电极——其品质因数达6.5×10?3Ω?1，均方根粗糙度极低（RMS=1.1纳米），并作为阳极应用于有机光伏电池（OPVs）。同时测试了ZnS/Ag/TiO2结构，该结构虽具有与ITO相近的光电性能，但用作阳极时表面银元素会限制电池性能。而ZnS/M/WO3结构表现突出：其开路电压（Voc）和短路电流（Jsc）略优于ITO，但填充因子（FF）明显偏低，这归因于电极表面残留的铜元素。

    关键词： 铜银合金、透明导电电极、有机光伏电池、介质-金属-介质结构、无铟电极

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 采用亚烷基芴衍生物作为非富勒烯受体制备的高开路电压有机光伏器件

    摘要： 基于亚烷基芴的分子受体AF-T-INCN和AF-T8-INCN被合成用于非富勒烯有机光伏器件。两种材料在纯膜状态下均表现出400-700 nm的吸收范围。AF-T-INCN和AF-T8-INCN的最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占分子轨道(LUMO)能级分别为-5.79/-3.80 eV和-5.82/-3.79 eV。由于AF-T-INCN在共混体系中存在强烈聚集，以其制备的有机太阳能电池器件性能较低：开路电压(VOC)0.25 V，短路电流密度(JSC)0.47 mA/cm2，填充因子(FF)29%，光电转换效率(PCE)0.03%。相比之下，AF-T8-INCN展现出更高的溶解性和改善的器件性能：VOC达1.24 V，JSC为2.18 mA/cm2，FF为28%，PCE达到0.76%。

    关键词： 有机光伏电池，非富勒烯受体，亚烷基芴

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 高强度光照下本征稳定的有机太阳能电池

    摘要： 有机光伏电池如今正接近具有商业可行性的效率水平，尤其适用于发挥其柔性与半透明特性独特优势的应用场景1–3。然而其可靠性仍是主要问题——目前报道的最稳定器件也仅能维持数年便出现性能衰减4–8。这导致人们普遍认为：采用弱键合有机材料制备的器件必然存在使用寿命短的固有缺陷，尽管有机发光器件（可实现数百万小时使用寿命9）的快速发展与广泛应用并未改变这一认知。本研究考察了一类热蒸发制备的极高稳定性单结有机光伏电池。通过将封装电池置于高达37倍太阳光强的白光照射下加速老化测试，这些电池在超过68天的照射后仍保持初始效率的87%以上。其降解速率随光强呈超线性增长，由此推算出T80本征寿命（功率转换效率降至初始值80%所需时间）超过4.9×10^7小时，相当于户外使用27,000年。另将第二组电池置于中心波长365纳米的20倍太阳紫外光下照射848小时（相当于户外累积1.7×10^4小时/9.3年的辐照剂量），测试全程未观测到效率损失。总体表明：惰性气氛封装的有机太阳能电池具有卓越稳定性，这为其作为实用发电器件的未来发展前景带来希望。

    关键词： 发电技术、稳定性、有机光伏电池、寿命、高强度光照

    更新于2025-09-11 14:15:04