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oe1(光电查) - 科学论文

285 条数据
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  • 通过改变烷基链分支位置提升小分子受体性能以实现高效非富勒烯有机太阳能电池

    摘要： 以Y6为代表的新一代小分子受体（SMA）材料的出现，推动了有机太阳能电池（OSC）器件性能的显著提升。本研究通过合理调整烷基链分支位置远离Y6主链，设计合成了两种新型受体Y6-C2和Y6-C3。与Y6相比，Y6-C2具有相似的光学和电化学性质，但展现出更优的分子堆积和更高的结晶度；而Y6-C3在固态下则表现出比Y6和Y6-C2更显著的蓝移吸收?；谛糠ㄖ票傅腜M6:Y6-C2 OSC器件实现了15.89%的功率转换效率（PCE），高于Y6（15.24%）和Y6-C3（13.76%）基器件，创下非富勒烯OSC旋涂器件的最高纪录。值得注意的是，Y6-C2与PC71BM具有良好的兼容性，由此构建的三元器件PM6:Y6-C2:PC71BM（1.0:1.0:0.2）展现出17.06%的卓越PCE和0.772的优异填充因子（FF）。本研究深化了对先进SMA材料构效关系的理解，证明通过精细调控烷基链分支位置来优化SMA结构是提升其性能的有效策略。

    关键词： 功率转换效率、填充因子、小分子受体、烷基链分支位置、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有更高效率的薄膜串联有机太阳能电池

    摘要： 追求高功率转换效率一直是众多研究者实现有机太阳能电池（OSC）商业化的必由之路。因此，要使太阳能设备成为真正的绿色能源，实现高转换效率至关重要。本文报道了基于有机材料的新型串联结构，其中采用了同质和混合方案。同质串联结构采用P3HT:PCBM和PTB7:PCBM等知名有机材料作为顶部和底部吸收层，而混合串联结构则由P3HT:PCBM和PTB7:PCBM组合而成。由于吸收系数不同，模拟结果表明，与同质串联电池相比，混合串联结构展现出更高的电流密度Jsc=22.60mA/cm2、开路电压Voc=0.85V、填充因子FF=68.21%以及效率?=13.96%，并证明其在高温下具有更高效率和稳定性，表明该结构更适合实际应用。

    关键词： 有机太阳能电池、效率、同质结、混合、串联

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 聚合物主链氟化对体异质结有机太阳能电池中电荷产生/复合模式及垂直相分离的影响

    摘要： 在聚合物给体和受体的主链上引入氟（–F）取代基是实现高效体异质结（BHJ）太阳能电池的有效策略。具体而言，含氟聚合物通常呈现平面构象，从而有利于分子堆积和电子耦合。然而，氟取代基对决定BHJ活性层整体效率的电荷产生与复合特性的影响仍是亟待研究的关键问题。本报告通过研究两种PBDT[2X]T聚合物类似物——聚[4,8-双(2-乙基己氧基)苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-噻吩][PBDT[2H]T]及其氟代衍生物聚[4,8-双(2-乙基己氧基)苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-3,4-二氟-噻吩][PBDT[2F]T]，系统考察了–F取代基如何影响BHJ太阳能电池中的共混形貌、电荷产生、载流子复合与提取过程。鉴于PBDT[2H]T与PBDT[2F]T基BHJ器件存在显著的效率差异，本研究重点表征了共混薄膜的面外形貌，因为垂直相分离特性对聚合物-富勒烯BHJ太阳能电池的电荷传输和载流子提取具有重大影响。我们采用电子能量损失谱（EELS）结合电荷传输表征技术对PBDT[2X]T-富勒烯共混薄膜进行分析，结果表明：由于BHJ共混薄膜中存在不同的聚集态和相分布，PBDT[2H]T与PBDT[2F]T展现出显著差异的电荷产生、复合及提取特性。

    关键词： 垂直相分离、体异质结、聚合物主链氟化、有机太阳能电池、电荷产生与复合

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 基于富勒烯与非富勒烯的有机太阳能电池在环境条件下的降解机制研究

    摘要： 溶液法制备的有机太阳能电池（OSC）已成为一种具有低成本发电潜力的光伏技术。然而，稳定性差仍是制约其未来应用亟待理解和解决的问题。本工作研究了富勒烯基与非富勒烯基两种有机太阳能电池的空气稳定性。结果表明，这两类器件的降解机制存在显著差异：通过Urbach能量表征的EQE测试显示，富勒烯基OSC的空气降解主要源于其能量无序度的增加；而光致发光（PL）测试则表明非富勒烯基OSC的降解主要源于电荷解离与能量转移能力的衰退。因此，未来需针对不同类型OSC制定差异化的稳定性提升策略。

    关键词： 非富勒烯、空气稳定性、降解机制、富勒烯、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 由醇溶性聚芴和碳纳米管组成的复合中间层用于高效聚合物太阳能电池

    摘要： 我们报道了采用醇溶性聚芴（ASP）包裹单壁碳纳米管（SWNTs）复合中间层的合成及其作为高效有机太阳能电池电子传输层的研究。ASP使SWNTs在溶液中实现单分散，ASP包裹的SWNT溶液在54天内保持稳定无团聚或沉淀，显示出极高的分散稳定性。将该复合层作为氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）阴极界面层应用于PTB7-th:PC71BM基有机太阳能电池时，获得9.45%的功率转换效率，主要归因于短路电流的提升——较纯ZnO NPs和ZnO NPs/ASP体系分别提高18%和17%。该复合中间层应用于非富勒烯PM6:Y6光伏器件时，效率达14.37%。SWNT类型（如直径范围与长度）对电荷传输性能提升无显著影响，而薄膜中低密度SWNTs（ASP包裹SWNTs约1根/μm2）对电池电荷传输起关键作用。性能提升源于内部量子效率增加、载流子迁移率平衡及电荷复合最小化。

    关键词： 界面层、醇溶性聚芴、中间层、有机太阳能电池、共轭聚电解质、碳纳米管、电子传输层、复合材料

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有A?D?A'?D?A框架和苯并噻二唑核的非稠合非富勒烯受体，用于高性能有机太阳能电池

    摘要： 非富勒烯受体（NFAs）对有机太阳能电池（OSCs）的发展贡献显著。然而，大多数NFA具有庞大的稠环骨架，通常需要繁琐的多步合成且不适用于商业化应用。另一种策略是开发非稠环NFA，这类材料具有合成简单、光电性能和固态微结构易于调控的优势。本研究报道了两种基于A?D?A'?D?A结构的非稠环NFA——BTCIC和BTCIC-4Cl，它们具有相同的缺电子苯并噻二唑中心核但不同的吸电子端基。通过改变端基可精细调控其光学性质、能级及分子结晶度。此外，将BTCIC与BTCIC-4Cl分别与合适的聚合物给体共混后，分别实现了9.3%和10.5%的优异光电转换效率。这些结果表明A?D?A'?D?A型非稠环NFA在高效率OSCs中具有应用潜力。通过采用合适的结构单元并进行侧链优化，非稠环NFA的进一步开发将极具前景。

    关键词： A?D?A'?D?A框架，苯并噻二唑，有机太阳能电池，非稠环受体，非富勒烯受体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 高介电常数ITIC-OE受体非富勒烯有机太阳能电池的数值模拟

    摘要： 有机半导体较低的介电常数一直是限制有机光伏性能的关键因素。采用高介电常数受体的非富勒烯受体体异质结（NFA-BHJ）有机太阳能电池正受到广泛关注。目前尚未有针对高介电常数受体NFA-BHJ有机太阳能电池的模拟研究来分析不同材料参数对器件性能的影响。本研究对传统结构的NFA-BHJ器件进行了全面建模：以聚[(2,6-(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b]二噻吩)-共-(1,3-二(5-噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)苯并[1,2-c:4,5-c]二噻吩-4,8-二酮)](PBDB-T)为聚合物给体，以含寡聚乙撑侧链的非富勒烯受体(3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰基亚甲基)-茚酮)-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d:2,3-d]-s-茚并[1,2-b:5,6-b]二噻吩))(ITIC-OE)为受体。我们详细分析了工艺参数对电池性能的影响，并优化器件特性以提高效率。通过SCAPS 1D程序进行数值模拟，并通过与文献测量数据对比验证了模拟结果的有效性。器件参数优化后获得显著提升的性能指标：开路电压0.9562 V，短路电流密度mA/cm2，填充因子69.75%，光电转换效率11%。该结果为未来开发高介电常数受体的NFA-BHJ有机太阳能电池提供了积极依据。

    关键词： 数值模拟，非富勒烯受体体异质结，高介电常数，ITIC-OE受体，有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 分子振动降低了有机太阳能电池中可实现的最大光电压

    摘要： 光学吸收光谱的低能边缘对太阳能电池性能至关重要，但在有机太阳能电池（OSC）中尚未得到充分理解。我们研究了分子混合物中激子带的微观起源，并探讨了它们在OSC中的作用。我们模拟了激子态密度和低能吸收特征的温度依赖性，包括低频分子振动和多激子杂化。对于具有电荷转移激子的模型给体-受体混合物，我们的模拟与温度依赖的实验吸收光谱非常吻合。我们揭示了由电子-声子相互作用介导的零点振动的量子效应，导致显著的激子带宽并降低了开路电压，这是从电子和振子分子参数预测的。这种效应在室温下出人意料地强，并可能显著限制OSC的效率。我们讨论了针对更广泛的系统和不同异质结几何结构减少这些振动诱导电压损失的策略。

    关键词： 分子振动、激子带、电子-声子相互作用、有机太阳能电池、光电压

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过引入盘状液晶柱实现有机太阳能电池中的三维电荷传输路径

    摘要： 2,3,6,7,10,11-六乙酰氧基三亚苯（HATP）作为一种具有高迁移率的盘状液晶，可在有机太阳能电池的PEDOT:PSS上聚集成柱状结构。HATP柱状结构有助于形成三维电荷传输通道，从而增强分子间电荷传输与迁移率。此外，该结构还能抑制三重态激子、陷阱态及双分子复合。因此，(非)富勒烯体系的短路电流密度（JSC）显著提升。

    关键词： 盘状液晶、有机太阳能电池、迁移率、柱状结构、三维电荷传输

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于P3HT:PCBM的体异质结有机太阳能电池在银纳米颗粒存在下的非理想因子研究

    摘要： 太阳能电池是满足人类日益增长能源需求的一种潜在选择。有机太阳能电池（OSC）属于第三代太阳能电池技术的一类。为提高OSC效率的研究促使人们在OSC中引入金属纳米粒子（NPs）。金属NPs增加了入射光的吸收次数，从而提高了可获得的电池效率。要获得最佳NP规格，需要考虑不同的参数和因素。研究引入NPs后OSC的光吸收机制至关重要。因此，对这类OSC进行理论模拟非常重要。本文概述了不同的太阳能电池表征技术。对这些表征技术进行模拟，以研究活性层中掺入银NPs的基于P3HT:PCBM的OSC的行为。针对存在不同非理想因素的电池结构进行模拟。这些非理想因素包括迁移率限制、陷阱存在、复合损失、低产生率、串联和并联电阻的非理想值存在、掺杂效应等。模拟的表征技术可用于这些掺入NP的OSC的性能研究和参数提取。

    关键词： 吸收、金属纳米粒子、活性层、体异质结、电池表征、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57