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在无富勒烯有机光伏器件中实现低电压损耗与高光电流
摘要： 尽管近期取得了显著进展，提高有机光伏器件（OPVs）的功率转换效率仍是亟待攻克的挑战。实现这一目标的前提条件之一，是在保证高效电荷分离的同时实现低电压损失。本研究报道了一种简便的合成策略：通过将缺电子核基团融合结构引入非富勒烯受体，实现对光电性质的精准调控。两种器件均展现出0.57V的低电压损失和22.0 mA cm?2的高短路电流密度，从而获得超过13.4%的高功率转换效率。这些具有近红外吸收特性的非常规缺电子核基非富勒烯受体，使所得有机光伏器件的非辐射复合损失降至最低，最终认证功率转换效率达到12.6%。
关键词： 非富勒烯受体、功率转换效率、电压损失、电荷分离、有机光伏技术
更新于2025-11-14 15:18:02
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热退火对有机异质结能级排列及全聚合物太阳能电池相应电压损失的影响
摘要： 能级匹配排列是实现有机发光二极管、光伏器件和场效应晶体管等高效有机器件的关键要求。与广泛研究的形貌影响及相应器件性能不同，热应力/退火对器件能级排列及相关特性的影响讨论较少。本研究采用全聚合物太阳能电池(all-PSCs)来探究热退火对能级排列的影响及其对器件性能的相应作用。研究发现通过热退火可实现优化的能级排列。能级重新排列会在给体/受体界面引入界面偶极层，通过降低激子复合来促进电荷产生，从而显著降低电压损耗，提升全聚合物太阳能电池的性能。
关键词： 热退火、电压损失、聚合物太阳能电池、通用设计规则、能级排列
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过表面光电压测量研究钙钛矿太阳能电池开路电压损失的起源
摘要： 提高开路电压（Voc）是进一步提升钙钛矿太阳能电池效率的关键策略之一。这需要深入理解光照条件下器件内部与载流子产生、传输、提取及其损耗机制相关的复杂光电过程。本研究揭示了甲基铵碘化铅钙钛矿（MAPI）基太阳能电池中Voc损失的重要来源——钙钛矿光活性层与PEDOT:PSS空穴传输层界面处不期望的正电荷（空穴）积累现象。我们发现表面光电压的厚度依赖性与器件性能存在强关联，阐明了界面电荷积累会导致载流子复合，从而使PEDOT:PSS/MAPI倒置器件的Voc大幅降低（50纳米厚器件比230纳米厚器件降低180毫伏）。相比之下，TiO2/MAPI界面处的正电荷积累会改变界面能带弯曲，使TiO2/MAPI常规器件的Voc升高（50纳米厚器件比230纳米厚器件提升70毫伏）。本研究为更好控制钙钛矿太阳能电池界面以进一步提升器件性能提供了重要指导。
关键词： 太阳能电池，开路电压，钙钛矿，电压损失，表面光电压
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过液晶客体给体实现三元有机太阳能电池中的中介非复合重组
摘要： 通过三元共混方法可提升有机太阳能电池（OSC）中光子吸收密度并增强光电流。与已报道的高效三元OSC不同，这些新兴器件中的电荷复合特性及载流子损失机制尚不明确。本研究将小分子给体BTR作为客体组分引入PCE-10:PC71BM二元体系后发现：由于双分子复合减弱，三元器件相比二元体系的光生载流子复合损失得以降低。BTR的引入改变了电荷提取与复合过程的平衡关系，使平衡向电荷提取方向偏移，从而提升了三元器件的填充因子。经此优化，三元太阳能电池的功率转换效率从8.8%（PCE-10:PC71BM）提升至10.88%。研究还发现三元电池的电压损失略有降低，这与电荷转移态能量升高相关。第三客体给体带来的这些优势，对改善有机三元太阳能电池中决定光伏效率的关键光物理过程具有重要意义。
关键词： 电荷转移态、小分子给体、电压损失、三元太阳能电池、电荷复合
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于二氟苯并恶二唑的共轭聚合物用于高效非富勒烯聚合物太阳能电池，具有低电压损失
摘要： 基于二氟苯并恶二唑(ffBX)和寡聚噻吩，我们设计并合成了两种用于聚合物太阳能电池(PSCs)的给体-受体(D-A)共轭共聚物PffBX-2T和PffBX-TT。与基于二氟苯并噻二唑(ffBT)单元的聚合物相比，这两种ffBX基聚合物具有相同的光学带隙(~1.62 eV)，但最高占据分子轨道(HOMO)能级更低。由于HOMO能级下移，基于PffBX-2T和PffBX-TT的PSCs表现出更低的电压损失，其开路电压(Voc)比采用ffBT基聚合物的器件高出约0.1 V。因此，基于ffBX基聚合物的器件获得了更高的光伏性能。以PffBX-2T和PffBX-TT作为给体的非富勒烯PSCs功率转换效率(PCE)分别达到8.72%和10.12%。PffBX-TT的优异器件性能源于高效的激子解离、电荷传输以及较弱的电荷复合，这可归因于共轭主链有利的面朝堆积方式和共混膜中理想的形貌结构。本研究表明二氟苯并恶二唑是构建高性能非富勒烯PSCs共轭聚合物的有前途的结构单元。
关键词： 电压损失、二氟苯并恶二唑、烷基噻吩侧链、非富勒烯聚合物太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于铱配合物的有机三重态光伏器件中电压损失的研究
摘要： 基于单重态材料的有机光伏器件（OPVs）中的电压损失已被深入研究，而关于三重态材料基OPVs（T-OPVs）的研究报道却寥寥无几。为探究T-OPVs的电压损失，本研究合成了两种以扩展π共轭苯并[g]酞嗪配体为基础的同配型铱(III)配合物Ir(Ftbpa)3和Ir(FOtbpa)3作为唯一电子给体。通过将这两种给体与电子受体苯基-C71-丁酸甲酯（PC71BM）混合制备T-OPVs。在Ir(FOtbpa)3中插入氧桥作为柔性惰性d-间隔基后，其最低未占分子轨道（LUMO）和最高已占分子轨道（HOMO）能级较Ir(Ftbpa)3均略有升高，导致基于Ir(FOtbpa)3器件的电荷转移（CT）态能量（ECT）更低。然而，基于Ir(FOtbpa)3器件的开路电压（Voc）却达到0.88 V，高于Ir(Ftbpa)3器件（0.80 V）。为阐明该现象，研究对比了两种混合薄膜的形貌特征，排除了形貌因素的影响。进一步通过定量分析两种器件的辐射与非辐射复合过程发现，Ir(FOtbpa)3器件更高的Voc可归因于其辐射与非辐射复合损失的降低。
关键词： 电荷转移态能量、有机光伏器件、基于三线态材料的有机光伏电池、辐射与非辐射复合、铱(III)配合物、电压损失
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过合理氟化实现高效聚合物太阳能电池的快速电荷分离与低非辐射复合损失
摘要： 研究展示了四种具有不同氟取代形式的聚噻吩-喹喔啉(PTQ)衍生物低成本共聚物给体，通过以PTQ衍生物为给体、A–DA’D–A型分子Y6为受体的聚合物太阳能电池(PSCs)，探究氟化形式对电荷分离和电压损失(Vloss)的影响。四种PTQ衍生物分别为：无氟取代的PTQ7、噻吩D单元含双氟取代基的PTQ8、喹喔啉A单元分别含单氟与双氟取代基的PTQ9和PTQ10。由于给受体最高占据分子轨道(HOMO)能级排列失配，基于PTQ8的PSC仅获得0.90%的低光电转换效率(PCE)。相比之下，基于PTQ9和PTQ10的器件因相较于PTQ7器件非辐射复合损失逐渐降低，展现出增强的电荷分离行为与逐步下降的Vloss。最终基于PTQ10的PSC同时实现16.21%的高PCE、高开路电压与大短路电流密度，其Vloss降至0.549 V。结果表明对聚合物给体进行合理氟化是实现PSCs中快速电荷分离与低Vloss同步达成的可行策略。
关键词： 电压损失、非辐射复合、低成本共聚物给体、氟化作用、电荷分离
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过能级对齐最小化高效全无机CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池的电压损失
摘要： 全无机CsPbI2Br因其优异的热老化与光照稳定性备受关注。然而，CsPbI2Br与Spiro-MeOTAD之间存在1.05 eV的严重能级失配导致巨大能量损失，阻碍了钙钛矿太阳能电池效率的进一步提升。为此，研究者在CsPbI2Br与Spiro-MeOTAD界面引入中等能级(CsPbI2Br)1-x(CsPbI3)x层构建梯度能级排列。该插层结构形成了降低空穴传输阻抗的能级梯度，通过能级调控将能量损失降至最低，使开路电压从1.12 V显著提升至1.32 V——这是CsPbI2Br基太阳能电池的最高值之一。同时验证了其良好的热稳定性。这些优异性能表明，设置中间能级排列将成为降低能量损失的理想器件架构潜在策略。
关键词： 热稳定性、电压损失、能级排列、全无机CsPbI2Br、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04