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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 构建用于水加工有机光伏的混合供体-受体结构

    摘要： 报道了一种基于真空辅助溶剂去除的水性纳米粒子印刷油墨改良合成方法。通过该改良微乳液法制备了聚(3-己基噻吩):苯基C61丁酸甲酯纳米粒子油墨，既改善了光活性层形貌，又大幅缩短了油墨制备时间。结合紫外-可见光谱、光致发光光谱和扫描透射X射线显微镜测量，发现纳米粒子形貌由高度混合的给体-受体域构成。与这些测量结果一致的是，纳米粒子的动态力学热分析显示玻璃化转变温度(Tg)为104°C，而非纯聚合物相或纯富勒烯相的Tg。综合光谱、显微和热机械数据表明，快速溶剂去除产生了更均匀混合的纳米粒子形貌。因此，本研究突显了一个优化纳米颗粒有机光伏器件光活性层纳米结构的新实验手段——通过定制纳米颗粒油墨构建高度混合的给体-受体架构。

    关键词： 有机光伏、扫描透射X射线显微镜、形貌、胶体墨水、激子解离、纳米结构、环保加工工艺

    更新于2025-11-19 16:46:39

  • 理解溶剂添加剂在聚合物薄膜中的作用：将双层结构转变为类体异质结光伏器件

    摘要： 我们在此报道了添加剂溶剂1,8-二碘辛烷（DIO）对双层有机光伏（OPV）器件性能的影响，该器件的活性层由电子给体材料聚[2,7-(9,9-双(2-乙基己基)-二苯并硅杂环戊二烯)-交替-4,7-双(噻吩-2-基)苯并-2,1,3-噻二唑]（PSiF-DBT）和电子受体材料C60组成。研究发现，当给体层经1% DIO处理后，器件功率转换效率（PCE）较未处理给体层的器件提升138.4%，较经过热退火处理的给体层器件提升21.3%。导致PCE提升的主要因素是给体与受体材料间更大的界面面积以及低电压下改善的导电性。聚合物表面粗糙度的增加形成了更有效的PSiF-DBT/C60激子解离界面。该效应与导电性的提升共同使短路电流密度（JSC）达到13.89 mA/cm2，PCE达到4.84%。我们的结论通过形貌分析、先进显微技术进行的化学截面评估、电荷迁移率测量以及对考虑给体/受体界面面积变化的器件理论模拟得到支持。结果表明，溶剂添加剂可作为替代热退火的工艺方案，后者会给实验室到量产的规?；炊钔饫?。

    关键词： 溶剂添加剂、PSiF-DBT、激子解离、1,8-二碘辛烷、C60、有机光伏、功率转换效率

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 非富勒烯受体端基修饰实现高效激子解离

    摘要： 对于有机光伏（OPV）电池，为了克服空穴与电子之间较大的库仑束缚能，需要额外的驱动力来实现激子的高效解离。本研究报道了两种名为IO-4H和IO-4F的非富勒烯受体材料。当采用聚合物PBDB-TF作为给体时，基于PBDB-TF:IO-4H的器件仅表现出0.30%的光电转换效率（PCE），其电荷解离概率（Pdiss）为13.3%；而基于PBDB-TF:IO-4F的器件则实现了7.85%的PCE，Pdiss达到81.3%。光电过程分析表明，两个器件的电荷传输和复合特性相似。光伏性能的限制因素在于PBDB-TF:IO-4H器件中较低的激子解离效率。理论研究表明，IO-4H的末端基团具有负静电势（ESP）且与PBDB-TF相近，而IO-4F呈现正ESP。PBDB-TF与IO-4F可能形成强分子间电场以促进激子解离。结果表明，增大给受体间的ESP差异有助于提升激子解离效率，从而改善光伏性能。

    关键词： 有机光伏、静电势、功率转换效率、激子解离、非富勒烯受体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过在可见光波长下掺杂高度有序的聚合物PCPDTBT实现高探测率有机光电探测器

    摘要： 本文提出了一种利用高度有序聚合物PCPDTBT掺杂实现有机光电探测器(OPDs)响应光谱拓宽的新方法。通过实验研究了PCPDTBT掺杂对OPDs光学和电学性能的影响。结果表明：当PTB7:PCPDTBT:PC61BM质量比为8.5:1.5:15时，OPDs的响应光谱拓宽至380-830 nm。在-1V偏压下，该器件在630nm、530nm和460nm光照时的响应度(R)分别达到396、244和189 mA/W，外量子效率(EQE)分别为78%、57%和51%，探测率(D*)达10^11 Jones。研究发现：PCPDTBT的加入增强了PTB7:PC61BM体系在700-830 nm波段的光吸收；同时将活性层中的激子解离界面从原有的PTB7:PC61BM单一界面拓展为PTB7:PCPDTBT、PTB7:PC61BM和PCPDTBT:PC61BM三个界面，提高了激子解离概率；此外，高度有序聚合物PCPDTBT的引入促进了薄膜结晶并优化了载流子传输。这些协同效应共同提升了OPDs的光电流性能。

    关键词： 三元体异质结、激子解离、有机光电探测器、微观形貌

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • Y6敏化非富勒烯三元有机太阳能电池中激子解离与载流子复合及介电性能的权衡

    摘要： 过去几十年里，有机光伏技术已成为一种颇具前景的可再生能源发电技术。然而，对于三元有机太阳能电池中激子解离与载流子复合过程的细节仍缺乏深入理解。本研究报道了一种基于PTB7-Th:Y6:ITIC共混物的新型三元有机太阳能电池，其功率转换效率提升了29%。研究发现激子解离过程与载流子复合过程之间存在出人意料的权衡关系——在三元共混物中添加非富勒烯受体Y6虽能形成高效的激子解离过程，却会加速自由载流子复合。研究还分析了三元有机太阳能电池的介电特性：向二元共混物中添加Y6会降低活性层的介电常数，从而加速载流子复合。当采用PTB7-Th:Y6(5 wt%):ITIC(95 wt%)三元体系时获得最佳性能：该器件不仅具有平衡的载流子迁移率和高效的电荷提取过程，更在激子解离与载流子复合过程的权衡中达到平衡，从而实现了最高的短路电流密度(Jsc)值。

    关键词： 非富勒烯、载流子复合与介电常数、三元体系、有机太阳能电池、激子解离

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 以NC70BA作为第三组分材料的三元有机太阳能电池具有高开路电压和小能量损失的特点。

    摘要： 三元有机太阳能电池（OSCs）以PBDB-T为给体、IEICO-4F与NC70BA的混合物为受体，其功率转换效率（PCE）达到10.92%。由于PBDB-T与大量IEICO-4F及少量NC70BA（IEICO-4F:NC70BA比例为85:15）具有良好的兼容性和级联最低未占分子轨道（LUMO）能级，这有助于调节混合受体的LUMO能级，并在给体与受体材料间形成宽能量偏移，从而提升开路电压（VOC）。优化的三元PBDB-T:IEICO-4F:NC70BA薄膜比二元PBDB-T:IEICO-4F和PBDB-T:NC70BA薄膜具有更高效的激子解离和更强的载流子复合抑制能力，从而降低能量损失。此外，该方法在保持短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）的同时实现了PCE提升，即便对长波及近红外光子的捕获较弱。与PCE为9.87%的PBDB-T:IEICO-4F二元有机太阳能电池相比，采用三元策略使PCE提升超过10%。同时，优化的三元PBDB-T:IEICO-4F:NC70BA有机太阳能电池展现出优异的热稳定性，在80°C退火处理20小时后仍保持78.8%的初始PCE。

    关键词： 能量损失，载流子复合，激子解离

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 强轴向电场使碳纳米管光电二极管实现极高效率的光电流生成

    摘要： 碳纳米管（CNT）光电二极管有望高效地将光转化为电流。然而，先前实验显示其光电流量子产率（PCQY）远低于100%。本研究表明，轴向电场可提升碳纳米管光电二极管的PCQY，在最优条件下数据提示PCQY>100%。我们通过实验与理论相结合的方法，研究了室温下对应S22、S33和S44激子共振的光学激发碳纳米管光电二极管。利用与悬浮碳纳米管电容耦合的分裂栅极控制pn结内的轴向电场。该研究为碳纳米管中的光电流产生路径，以及PCQY的场依赖性和直径依赖性提供了新见解。

    关键词： 扫描光电流显微镜、碳纳米管、载流子倍增、激子解离

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 受体-给体-受体非富勒烯有机太阳能电池中源于弱束缚激子解离的空穴转移

    摘要： 基于受体-给体-受体（A?D?A）型非富勒烯受体（NFA）的高效有机太阳能电池（OSC）体异质结中，其底层空穴转移机制尚不明确。本研究通过超快光谱技术，探究了共轭聚合物给体J91与五种具有不同最高占据分子轨道能级偏移量（ΔEH，0.05?0.42 eV）的A?D?A型NFA之间的空穴转移过程。瞬态吸收光谱显示小ΔEH条件下存在快速空穴转移现象，表明克服激子结合能并不需要很大的能级偏移。电容-频率谱和时间分辨光致发光谱证实了A?D?A结构受体激子具有弱结合能的离域特性。相较于空穴转移速率，空穴转移效率才是影响器件性能的关键因素。我们提出空穴主要源自弱结合受体激子解离过程，这为A?D?A型NFA基有机太阳能电池的空穴转移机制提供了新见解。

    关键词： 空穴转移机制、有机太阳能电池、激子解离、超快光学光谱技术、非富勒烯受体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 具有三元体异质结的可见光波段高探测率有机光电探测器

    摘要： 本工作报道了一种基于P3HT、PTB7和PC61BM的三元体异质结(t-BHJ)有机光电探测器(OPDs)。研究了向P3HT:PC61BM中添加PTB7对OPDs光学和电学性能的影响。发现当P3HT:PTB7:PC61BM质量比为8:2:10时，活性层的响应光谱可延伸至780 nm。在630 nm、530 nm和460 nm光照及-1 V偏压下，OPDs的响应度(R)分别达到178 mA/W、291 mA/W和241 mA/W，外量子效率(EQE)分别为35%、68%和65%，探测率(D*)达到10^12 Jones。结果表明，添加适当质量比的PTB7可提高P3HT:PC61BM中激子的产生和分离概率，从而增加器件光电流。此外，PTB7的添加促进了薄膜结晶，降低了薄膜中陷阱缺陷密度，减少了器件暗电流。

    关键词： 微观形态学、有机光电探测器、三元体异质结、激子解离

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 单壁碳纳米管诱导激子解离增强对混合有机光伏器件的影响

    摘要： 采用火炬-等离子体法生长的单壁碳纳米管（SWCNTs）与区域规整聚（3-己基噻吩）（P3HT）及富勒烯衍生物1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基[6,6]C61（PCBM）复合，构建了用于体异质结太阳能电池的混合光活性层。研究表明，当采用2000 eV Cs+离子源进行溅射时，通过飞行时间二次离子质谱技术可准确获取该混合有机光活性太阳能电池层中的分子信息。实验数据显示，相较于未添加SWCNTs的原始器件，所制备器件的光伏性能在短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）方面均有提升。最佳性能出现在0.5 wt.% SWCNTs负载量时，此时开路电压（VOC）达660 mV，短路电流密度为9.95 mA cm?2，填充因子54%，在标准测试条件（AM1.5 g）下实现3.54%的功率转换效率。针对该最优0.5 wt.% SWCNTs浓度体系，为深入理解P3HT:PCBM:SWCNT界面电荷转移机制，通过光强相关的短路电流密度测量发现其对数-对数坐标下呈线性关系，表明载流子损失主要受单分子复合过程支配。研究证实，该混合器件兼具富勒烯的电子接受特性与SWCNTs的快速电子传输优势，显著提升了激子解离效率。同时考察了SWCNTs对光活性复合材料费米能级与功函数的影响及其对光伏性能的作用机制。

    关键词： 单壁碳纳米管、体异质结、PCBM、混合有机光伏器件、光伏性能、P3HT、激子解离

    更新于2025-09-12 10:27:22