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由相同电子给体与不同缺电子单元构成的宽带隙共轭聚合物的合成与表征及其在非富勒烯聚合物太阳能电池中的应用
摘要： 非富勒烯小分子受体（NFSMAs）领域已取得重大进展，使得非富勒烯聚合物太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）显著提升。为与窄带隙非富勒烯小分子受体实现更好兼容性，设计具有合适分子轨道能级的宽带隙共轭聚合物至关重要。本研究设计合成了两种基于相同噻吩取代苯并二噻吩单元但不同受体的给体-受体（D-A）共轭共聚物：聚{(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基)-交替-(1,3-双(2-辛基十二烷基)-1,3-二氢-2H-二噻吩并[3′,2′:3,4;2″,3″:5,6]苯并[1,2-d]咪唑-2-酮-5,8-二基)}（DTBIA，P1）和聚{(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基)-交替-(2-(5-(3-辛基十三烷基)噻吩-2-基)二噻吩并[3′,2′:3,4;2″,3″:5,6]苯并[1,2-d]噻唑-5,8-二基)}（TDTBTA，P2），并研究了其光学与电化学性能。P1和P2均呈现相近的较深最高占据分子轨道能级及不同的最低未占据分子轨道能级，二者与知名非富勒烯受体ITIC-F具有互补吸收特性。当与窄带隙受体ITIC-F共混时，基于P1的PSCs展现出11.18%的功率转换效率（开路电压0.96 V、短路电流密度16.89 mA cm?2、填充因子0.69），优于P2器件（PCE=9.32%、Jsc=15.88 mA cm?2、Voc=0.91 V、FF=0.645）。此外，P1和P2器件的能量损失分别为0.54 eV和0.59 eV。相比P2，基于P1的PSCs在较短波长区域（给体共聚物吸收区）具有更高的入射光子-电流转换效率（IPCE）、更平衡的载流子迁移率，以及有利于形成紧密π-π堆叠间距的相分离结构。
关键词： 溶剂蒸汽退火、聚合物太阳能电池、非富勒烯受体、宽带隙聚合物
更新于2025-09-23 15:19:57
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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
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通过扫描隧道显微镜与光谱技术研究小分子/富勒烯有机太阳能电池的界面能级分布与纳米有序结构
摘要： 利用液/固界面的扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道谱（STS），分析了低分子量分子DRCN5T及其与[70]PCBM的共混薄膜（厚度：<700皮米）在不同温度热退火处理后的形貌演变过程及能级排列情况。这些薄膜在未经热退火时呈现蠕虫状无定形态；而在120°C热退火后，小分子薄膜区域通过X射线衍射证实发生结晶：结构几何形态转变为规则有序阵列。通过STS确定了半导体体异质结（共混薄膜）在给体-受体界面的能带图谱，其形貌特征与能量特性可与有机太阳能电池（OSC）性能相关联。当结合文献报道的其他技术所采用的热处理与溶剂蒸汽退火工艺时，基于DRCN5T的OSC器件展现出高达9.0%的良好功率转换效率。
关键词： 溶剂蒸汽退火、DRCN5T、扫描隧道谱学、有机太阳能电池、扫描隧道显微镜、热退火
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第26届有源矩阵平板显示与器件国际研讨会(AM-FPD) - 日本京都 (2019.7.2-2019.7.5)] 2019年第26届有源矩阵平板显示与器件国际研讨会(AM-FPD) - 用于无ITO聚合物:富勒烯体异质结有机太阳能电池的PEDOT:PSS透明电极
摘要： 导电聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)薄膜作为各类器件中柔性透明导电电极具有巨大潜力。本研究采用两种简便稳健的甲醇基处理方法——浸渍工艺(DP)和溶剂蒸汽退火(SVA)来提升PEDOT:PSS薄膜的电导率，使其适合作为有机太阳能电池(OSCs)的电极。随后探究了甲醇处理后PEDOT:PSS薄膜的特性。经甲醇处理后，PEDOT:PSS薄膜的方阻(约100 Ω/□)提升超过200倍，且两种方法的工作函数(~5.0 eV)几乎不变。针对DP和SVA两种方法，分别阐述了甲醇处理提升PEDOT:PSS薄膜电导率的两种完全不同的可能机理。这两种方法都适用于制备可作为聚合物-富勒烯基OSCs阳极的甲醇处理PEDOT:PSS薄膜。改性PEDOT:PSS基器件的光伏性能与氧化铟锡(ITO)基器件相当，证明了其实用性。甲醇处理的PEDOT:PSS薄膜作为无ITO和无金属器件的柔性透明导电电极展现出巨大潜力。
关键词： 浸渍工艺、溶剂蒸汽退火、有机太阳能电池、甲醇处理、透明电极、PEDOT:PSS
更新于2025-09-11 14:15:04
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优化混合相以实现有机太阳能电池性能的提升
摘要： 在有机太阳能电池的三相（纯给体相、纯受体相及混合相）形貌中，混合相会产生促进自由载流子生成的能级级联。然而如何优化混合相含量仍是极具挑战性的难题。研究者通过添加剂与溶剂蒸汽退火（SVA）调控DRTB-T与IDIC共混物中混合相的不同含量：首先采用2%苧烯添加剂形成最大程度的混合相以抑制DRTB-T与IDIC结晶，随后通过不同时间（0至50秒）的SVA处理获得不同比例的混合相，从而提升纯给体相与纯受体相含量。随着混合相含量变化，纯相与混合相间的能级偏移量（ΔE）从0.529 eV逐渐降至0.477 eV。当ΔE为0.498 eV时获得最高光电流密度（Jsc），光电转换效率从无处理的3.23%提升至8.54%。该研究表明混合相含量的优化对器件性能具有关键影响。
关键词： 溶剂蒸汽退火、添加剂、有机太阳能电池、功率转换效率、DRTB-T、能量级联、蒎烯、IDIC、混合相
更新于2025-09-11 14:15:04