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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 结晶态光系统II复合物中水氧化的催化循环：中间体形成的性能与要求

    摘要： 光系统II（PSII）晶体包含水氧化反应中心（WOC）最均一的拷贝，该中心负责释放氧气（O2）。然而，尽管PSII晶体在结构研究中应用广泛，对其实际功能的研究却很少。本文采用氧计量法，测定有氧和无氧条件下，随着外加电子受体（醌类和铁氰化物）的加入，WOC循环中间体的量子效率和寿命。PSII晶体展现出迄今观察到的任何天然或分离PSII中最高的O2产生量子产率（61.6%，理论值为59,000 μmol O2/mg Chl/h）。使用不可逆电子受体（铁氰化物）时，WOC循环可维持数千次周转。对催化循环的模拟显示，PSII晶体和溶解的PSII核心存在四种几乎相同的独特光化学低效环节。外源受体与原生质体醌受体在QB（或QC）位点达到平衡，其中可观察到两个不同的氧化还原对，它们调节通过PSII的通量。水氧化催化循环的通量被QAQB双电子门控在动力学上限制。电子受体显著延长了S2和S3态的寿命（尤其是S2态），且取决于其氧化还原可逆性。PSII在体外的性能可远超其在体内的能力。通过谨慎使用防护措施并监测群体，PSII微晶体可用于探索WOC中间体和催化机制。

    关键词： 放氧复合体、电子受体、(微)晶体、S态、量子产率、光系统II

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种倒置结构的BiI3/PCBM二元准体异质结太阳能电池，其功率转换效率为1.50%

    摘要： 有毒铅的使用阻碍了卤化铅钙钛矿太阳能电池的广泛应用，从而激发了开发无铅太阳能电池的热潮。本研究报道了一种简便的低温溶液法制备的碘化铋(BiI3)/[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)二元准体异质结(BQ-BH)太阳能电池。该研究创新性地将BiI3和PCBM层分别作为电子给体和受体构建BQ-BH结构以促进激子分离?？奶秸肓ο晕⒕凳笛橹な礏iI3/PCBM BQ-BH界面能有效实现激子分离。优化的倒置型BiI3/PCBM BQ-BH太阳能电池实现了1.50%的冠军功率转换效率，并创下8.76 mA cm-2的短路电流密度纪录。本研究表明通过构建合适的电子给体/受体型BQ-BH结构可有效促进激子分离，为提升BiI3基太阳能电池性能提供了新途径。

    关键词： 电子受体、准体异质结、激子分离、太阳能电池、碘化铋(BiI3)

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过采用邻位-邻位苝二酰亚胺二聚体实现高效绿色溶剂加工的有机太阳能电池

    摘要： 缺乏兼具合适绿色溶剂加工特性与优异器件性能的电子受体，是阻碍有机太阳能电池（OSC）发展与商业化的重要问题。本研究开发了一种邻位-邻位苝二酰亚胺（PDI）二聚体（oo-2PDI）作为电子受体，用于高效绿色溶剂加工（GSP）有机太阳能电池。以氯苯（CB）、苯甲醚和邻二甲苯为加工溶剂时，在不添加添加剂的情况下分别实现了5.04%、5.03%和5.78%的功率转换效率（PCE）。此外，在相同条件下，基于非富勒烯oo-2PDI的GSP有机太阳能电池展现出比基于[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的GSP有机太阳能电池更优越的光伏性能。这些结果表明实现高效非富勒烯GSP有机太阳能电池具有可行性。

    关键词： 电子受体、苝二酰亚胺、绿色溶剂、邻位邻位二聚体、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于特洛林二酰亚胺的中低带隙电子受体用于有机光伏

    摘要： 基于并四苯二酰亚胺的两类A-D-A型电子受体被成功构建，本研究系统考察了分子内非键合构象锁对分子几何结构、固态堆积排列及光伏性能的影响。深入研究表明，氟原子的引入促进了与相邻噻吩基团硫元素的非共价相互作用，从而实现更平衡的电荷转移并抑制双分子复合，最终使基于氟代受体的太阳能电池表现出更高的短路电流密度（JSC）和填充因子（FF），其光电转换效率（PCE）高达5.29%。

    关键词： 分子内非键合构象锁、电子受体、光伏性能、有机光伏、并四苯二酰亚胺

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于自发组装活性层的非富勒烯三元聚合物太阳能电池的效率与稳定性提升：高迁移率小分子电子受体的作用

    摘要： 在不进行任何外部处理的情况下，基于铸态活性层制备高效稳定的有机太阳能电池具有挑战性。我们提出一种平面型有机电子受体BPTCN作为非富勒烯三元聚合物太阳能电池的第三组分，该分子以缺电子的4,7-双(5H-4,6-二氧代噻吩并[3,4-c]吡咯-1-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑为核心，通过烷基化噻吩-2,5-亚乙烯基单元两端连接2-(3-乙基-5-亚甲基-4-氧代噻唑烷-2-亚基)丙二腈。其π-π堆积距离为3.60 ?，电子迁移率μe达1.31×10?3 cm2 V?1 s?1。铸态薄膜中BPTCN在569 nm处呈现吸收峰，与近红外吸收受体COi8DFIC具有良好的混溶性，可实现完全的福斯特能量转移。将BPTCN加入PTB7-Th:COi8DFIC共混体系产生多重增益效应：i) 通过Jph-Veff、Jsc-Ilight和Voc-Ilight特性分析表明，促进给体/受体界面激子解离与电荷转移，同时抑制双分子复合及陷阱辅助复合；ii) 显著提升空穴特别是电子传输能力；iii) 广角X射线衍射显示有效增强聚合物给体PTB7-Th的结晶度。此外，三元共混体系PTB7-Th:COi8DFIC:BPTCN（重量比1:1.05:0.45）的相纯度大幅提高。最终优化的三元器件在无需额外处理条件下实现11.62%光电转换效率（Voc=0.74 V，Jsc=25.93 mA cm?2，FF=60.61%），优于二元体系PTB7-Th:COi8DFIC（9.41%）和PTB7-Th:BPTCN（6.42%）。经80°C热老化450小时后，该三元器件仍保持初始效率的84.39%，展现出优异稳定性。

    关键词： PTB7-Th、COi8DFIC、BPTCN、电子受体、有机太阳能电池、热稳定性、非富勒烯三元聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于二酮吡咯并吡咯/三联吡啶取代咔唑衍生物的聚噻吩用于光伏电池的合成

    摘要： 一系列具有低带隙能量（PDPP、PDPCz21、PDPCz11）的共轭聚噻吩（PTs）被合成并研究其在聚合物基光伏电池（PVCs）中的应用潜力。这些聚合物以2-乙基己基功能化的2,5-噻吩基二酮吡咯并吡咯（TDPP）为电子受体，三联吡啶取代咔唑（TPCz）为电子给体。随着TPCz衍生物含量的增加，PTs的热稳定性和溶剂溶解性均得到提升。所制备的PVCs采用以下结构：氧化铟锡/聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐/PT:6,6-苯基-C71-丁酸甲酯（PC71BM）/钙/银。随着TPCz含量增加，PT与PC71BM的相容性改善?；赑DPCz21的PVCs光伏性能优于PDPP和PDPCz11基器件。

    关键词： 电子给体、光伏电池、二酮吡咯并吡咯、电子受体、共轭聚噻吩、三联吡啶取代咔唑

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 关于将氰基酸衍生物作为电子受体应用于天竺葵素染料敏化太阳能电池（DSSC）的理论研究

    摘要： 关于将氰酸衍生物作为电子受体基团应用于花葵素（一种用于敏化太阳能电池DSSC的染料化合物）的理论研究已成功开展。该理论研究旨在确定添加氰基丙烯酰苯并噻二唑、氰基丙烯酸酯、氰基乙烯修饰物及氰基动力剂作为电子受体对花葵素作为DSSC染料特性的影响。修饰效果基于键长、光谱、分子电子密度、光捕获效率(LHE)、(VRP)以及HOMO-LUMO能级等参数进行评估。分子结构通过Avogadro程序构建，并采用6-311G*基组通过DFT/TDDFT方法优化。研究表明：相较于未修饰的花葵素或其他氰酸修饰的花葵素，花葵素-苯并噻二唑氰基丙烯酸酯是更优的修饰方案。该修饰在分子电子密度、HOMO-LUMO能级、(VRP)、键长及光谱等参数上表现更佳。在LUMO状态下，花葵素-苯并噻二唑氰基丙烯酸酯的分子电子密度集中于苯并噻二唑氰基丙烯酸酯部分，其染料的HOMO和LUMO能级分别为-4.97856 eV与-2.56731 eV，VRP值为0.439，键长为1.936 ?，光谱波长位于393.14 nm和377.09 nm处。而基于光捕获效率(LHE)指标，未修饰的花葵素仍是最佳修饰方案（LHE值达0.820）。

    关键词： 光谱，密度泛函理论，天竺葵素，含时密度泛函理论，染料敏化太阳能电池，电压反转电位，键长，电子受体，最高占据分子轨道-最低未占分子轨道，光致电荷转移效率

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 染料敏化太阳能电池敏化剂的电子-抽取锚定基团：氰基丙烯酸还是苯甲酸？

    摘要： 高电子注入效率对染料敏化太阳能电池（DSSCs）的进一步发展至关重要。不同电子受体具有各异的电子注入能力，从而影响器件性能。本文报道了两种基于有机三氮杂并三烯（TAT）的给体-π-桥-受体敏化剂在DSSCs中的应用效果。这两种敏化剂分别以刚性4-乙炔基苯甲酸（EBA）和Z型氰基丙烯酸（CA）作为电子受体，命名为ZL003和ZL005。通过时间分辨光致发光（TR-PL）光谱揭示了敏化剂与TiO2薄膜间的电子转移动力学。值得注意的是，ZL003的电子注入效率高于ZL005，这与前者器件具有更高效率和光电流的结果一致。ZL003的染料负载量几乎是ZL005的两倍，这解释了其器件光电流较低的原因。两种染料的电荷复合寿命与其开路电压相符。因此，基于ZL003的器件实现了13.4%的更高光电转换效率，而ZL005仅为7.2%。

    关键词： 电子注入效率、时间分辨光致发光（TR-PL）、染料敏化太阳能电池、电子受体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 苯并二硫杂环戊烯核分子受体的共轭截短策略助力高效空气加工小分子太阳能电池

    摘要： 小分子太阳能电池（SMSCs）的性能远落后于聚合物太阳能电池。其关键限制在于小分子材料的形貌可控性较差，当引入各向异性非富勒烯受体时这一问题会进一步加剧。为精细调控SMSCs中的共混形貌，本研究采用π共轭截短设计策略，开发出一种高效苯并二噻吩吡喃核分子受体用于非富勒烯SMSCs（NF-SMSCs）。将该π共轭截短的分子受体NBDTP-M与分子给体BDT3TR-SF共混制备NF-SMSCs时，其最佳功率转换效率（PCE）高达10.23%，显著高于长π共轭的NBDTTP-M受体。在相对湿度25%的空气中完成所有旋涂和后处理工序时，器件仍能保持手套箱制备效率的93%，证实了π共轭截短分子良好的空气加工性能。X射线散射详细研究表明：BDT3TR-SF:NBDTP-M共混体系具有精细互穿网络形貌，其相畴更小且相纯度更高，相比低效的BDT3TR-SF:NBDTTP-M共混体系，该结构能实现更高效的电荷产生、更平衡的电荷传输以及更低的复合损失。本研究为开发高效、低成本、可空气加工的NF-SMSCs分子受体提供了设计准则。

    关键词： 电子受体、全小分子太阳能电池、空气加工、功率转换效率

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过结合富勒烯与非富勒烯电子受体实现高性能三元有机太阳能电池

    摘要： 近期，通过精心设计非富勒烯受体并选择合适的聚合物给体，二元有机太阳能电池（OSC）在实现超过15%的功率转换效率（PCE）方面取得了重大进展。通过在主体二元体系中引入第三组分制备三元有机光伏器件，被公认为通过扩展光吸收范围、调控载流子复合行为以及改善活性层形貌来有效提升性能的策略。本研究合成了一种新型电子受体ZITI-4F，并与宽带隙聚合物给体PBDB-T匹配。基于PBDB-T:ZITI-4F的有机太阳能电池展现出12.33%的高PCE。当引入40%的PC71BM作为第三组分后，三元器件实现了13.40%的更高PCE，且光伏参数同步提升。性能增益可归因于更优化的平衡载流子迁移率、降低的双分子复合以及更有利的形貌结构。这些结果表明，富勒烯类受体与非富勒烯受体的协同作用是制备三元OSC的有效途径，既能优化形貌结构，又能提升器件性能。

    关键词： 三元有机太阳能电池、功率转换效率、茚并茚、电子受体

    更新于2025-09-11 14:15:04