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oe1(光电查) - 科学论文

23 条数据
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  • 含有头对头连接4-烷氧基-5-(3-烷基噻吩-2-基)噻唑的聚合物半导体

    摘要： 头对头连接的4-烷氧基-5-(3-烷基噻吩-2-基)噻唑聚合物半导体? 周鑫,?ab 陈鹏,?a 高昌宇,c 陈胜,a 余建伟,a 张先和,a 唐玉敏,a 卢卡·比安基,a 郭涵,*a 吴汉泳 和 郭旭刚 *a *c 具有平面骨架的头对头连接联噻吩在构建有机半导体方面具有独特优势，例如良好的溶解能力、可实现窄带隙，以及通过最少噻吩数量有效调控前线分子轨道(FMO)能级。为实现平面骨架，通常在噻吩头位引入烷氧链——这得益于氧原子较小的范德华半径及伴随的非共价S/O相互作用。然而，富电子噻吩上强给电子性的烷氧链会导致FMO能级升高，不利于材料稳定性和器件性能。因此需要新设计策略来抵消烷氧链的强给电子特性以降低FMO能级。 本研究设计合成了新型头对头连接结构单元4-烷氧基-5-(3-烷基噻吩-2-基)噻唑(TRTzOR)，用缺电子噻唑替代富电子噻吩。与先前报道的3-烷氧基-3'-烷基-2,2'-联噻吩(TRTOR)相比，TRTzOR给电子性更弱，能显著降低FMO能级并通过非共价S/O相互作用维持平面骨架。该新型TRTzOR与不同F数的苯并噻二唑共聚，得到系列聚合物半导体。相较于TRTOR类比聚合物，这些TRTzOR基聚合物吸收边红移至950 nm且FMO能级降低0.2-0.3 eV，与PC71BM共混制备的聚合物太阳能电池(PSCs)开路电压(Voc)提升约0.1 V，能量损失(Eloss)低至0.59 eV。结果表明噻唑取代是调控FMO能级以实现更高Voc的有效方法，而较小的Eloss使TRTzOR成为开发高性能有机半导体的有前途结构单元。

    关键词： 太阳能电池、噻唑、头对头连接、聚合物半导体、能量损失

    更新于2025-09-23 15:35:51

  • 太阳能驱动的人工光合作用与有机合成耦合

    摘要： 有机光伏器件（OPVs）因其低成本、大面积制备的优势以及在实现柔性半透明器件方面的巨大潜力而备受关注。然而与无机和钙钛矿太阳能电池相比，OPVs的光电转换效率相对较低，这主要归因于有机材料固有的低介电常数导致较大的能量损失。随着稠环电子受体（特别是具有受体（A）-给体（D）-受体（A）结构的受体）的快速发展，OPV器件的功率转换效率（PCE）在很短时间内迅速超过12%，甚至达到16%，其中不少器件的能量损失（Eloss）低于0.6 eV。尽管对于无机或钙钛矿太阳能电池而言这是常见现象，但迄今为止能量损失低于0.5 eV的高性能OPVs仍十分罕见，这意味着Eloss仍是限制OPV技术光伏效率的关键因素。尽管如此，过去几年中通过将Eloss降低至0.5 eV以下来实现高效OPVs的研究已取得进展。

    关键词： 光伏效率、能量损失、有机太阳能电池、非富勒烯受体

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 全无机金属卤化物钙钛矿及太阳能电池研究进展综述

    摘要： 全无机钙钛矿因其相比有机-无机杂化钙钛矿具有更优异的热稳定性，近三年来被视为钙钛矿光伏领域最受关注的研究热点之一。其光电转换效率已达17.06%，重要研究成果数量持续增长。本文系统综述了无机钙钛矿的研究进展，涵盖材料设计、高质量钙钛矿薄膜制备及相不稳定性规避策略，探讨了无机钙钛矿、纳米晶、量子点及无铅化合物体系，并评述了其在刚性与柔性基底上实现的器件性能。重点阐述了低带隙无机钙钛矿立方相稳定化方法——这是实现高效稳定太阳能电池的前提条件。此外，揭示了钙钛矿体相及钙钛矿与电荷选择层界面处的能量损失机制，总结了降低载流子复合损失的现有方案并补充了我们提出的方法。最后评估了无机钙钛矿作为稳定吸光层的潜力，为无机钙钛矿太阳能电池的商业化开辟了新前景。

    关键词： 功率转换效率、太阳能电池、无机钙钛矿、稳定性、能量损失

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • ITC-2Cl：一种用于高效全光谱三元有机太阳能电池的通用中带隙非富勒烯受体

    摘要： 提高有机太阳能电池（OSC）功率转换效率的有效方法是采用由给体、受体和第三组分构成的三元架构。然而，为成功的三元OSC确定合适的第三组分并非易事。本研究证明，中带隙受体ITC-2Cl可作为多种宽带隙给体：超窄带隙受体二元体系（PBDB-T-2F:F8IC、PBDB-T-2F:IOIC-2Cl、PBDB-T-2Cl:IOIC-2Cl）的有效第三组分。通过引入与主体二元体系具有互补吸收特性、高LUMO能级且能抑制双分子复合的ITC-2Cl，光伏参数（包括VOC、JSC、FF和PCE）得到显著提升。基于PBDB-T-2Cl:ITC-2Cl:IOIC-2Cl的三元器件实现了14.75%的冠军效率（认证值为13.78%），能量损失极低至0.48 eV。这些结果为三元策略提供了关键见解，并促使人们重新评估和研究先前报道的中等性能光活性材料。

    关键词： 三元有机太阳能电池、非富勒烯受体、全色、能量损失

    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

  • 苝二酰亚胺聚合物太阳能电池中氟调控对形貌、能量损耗及载流子动力学的影响

    摘要： 我们研究了骨干氟化效应对体异质结（BHJ）聚合物太阳能电池（PSCs）的影响，采用低氟聚合物PBDTT-FTTE与高氟聚合物PBDTTF-FTTE作为给体材料，搭配三维"螺旋桨型受体"酞菁二酰亚胺（PDI）Ph(PDI)3。相较于PBDTT-FTTE:Ph(PDI)3器件，PBDTTF-FTTE:Ph(PDI)3器件的功率转换效率（PCE）提升超过50%（最高达9.1%）。这一增强效应源于模板作用导致的结构优化相分离，表现为能量损失降低、电子迁移率提高、自由电荷寿命与产率增加以及双分子复合减弱——这些通过UPS、AFM、TEM、GIWAXS、SCLC、光强依赖测量及飞秒/纳秒瞬态吸收（TA）光谱得以量化证实。在PBDTTF-FTTE中，基态与激子态的DFT计算偶极取向近乎反平行，这解释了其更长的自由电荷寿命、最小化的复合损耗及降低的激子结合能。相比低氟PBDTT-FTTE:Ph(PDI)3对照体系，PBDTTF-FTTE:Ph(PDI)3的性能提升幅度以及整体PSC表现均优于相应的PC71BM和ITIC-Th基电池。

    关键词： 苝二酰亚胺，能量损失，氟调谐，载流子动力学，形貌，聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过材料与形貌优化协同实现13.7%效率的小分子太阳能电池

    摘要： 与聚合物太阳能电池的快速发展相比，实现高效小分子太阳能电池（SMSCs）仍极具挑战性，这在很大程度上受限于匹配材料的缺乏和形貌控制的困难。本研究选用具有宽谱匹配吸收和能级的两种小分子材料BSFTR与Y6构建SMSCs。通过顺序溶剂蒸汽退火与热退火的形貌优化方法，使共混薄膜呈现适宜结晶度、平衡的高迁移率及有利的相分离状态，这有利于激子解离、电荷传输与提取。最终实现了高达13.69%的卓越光电转换效率，开路电压0.85 V，短路电流密度23.16 mA cm?2，填充因子69.66%——这是迄今报道二元SMSCs中的最高值。该结果表明：具有匹配光电特性的材料组合与精细形貌控制的结合，是实现高性能SMSCs的必由之路。

    关键词： 形态学、能量损失、功率转换效率、小分子太阳能电池、非富勒烯受体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 采用聚乙烯亚胺乙氧基化物与TiOX混合薄膜作为电子提取层、银作为阴极的常规结构聚合物太阳能电池具有较小的能量损失和较高的开路电压

    摘要： 高性能传统结构聚合物太阳能电池（PSCs）制备面临的挑战之一，是开发具有更好空气稳定性及载流子收集传输能力的新界面材料。本研究采用聚乙氧基乙烯亚胺（PEIE）与TiOX的混合薄膜作为电子提取层（EEL），并以银（Ag）替代钙/铝（Ca/Al）复合阴极应用于PSCs。紫外光电子能谱（UPS）和空间电荷限制电流（SCLC）测试表明：PEIE:TiOX/Ag具有适宜能级结构、显著降低的势垒电位、减弱的载流子复合及增强的电子迁移率。由此制备的PEIE:TiOX基PSCs不仅实现了10.94%的功率转换效率（PCE）提升，其光伏性能对存储时间不敏感——老化后PCE仍保持初始值的92%，该现象可通过载流子迁移率随存储时间的变化规律进一步解释。本研究证实采用PEIE:TiOX/Ag复合薄膜替代Ca/Al薄膜作为复合阴极，能有效提升PSCs的光伏性能并改善其稳定性。

    关键词： 能量损失，势垒电位，载流子复合

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 为高效、低能量损失的有机光伏器件设计电荷转移态

    摘要： 有机光伏器件（OPVs）中给体与受体在光激发后产生的电荷转移（CT）会在给体-受体界面形成束缚的电子-空穴对，即CT态。虽然这些态对电荷分离至关重要，但同时也是能量损失的来源。由于电子与空穴波函数重叠度降低，CT态受薄膜形貌和分子结构细节的影响。本文阐述了调控CT态能级与动力学特性的若干重要策略，以及提升其解离为自由电荷效率的方法。此外，我们综述了近期关于关键参数的物理认知——这些参数能在保持高电荷产生效率的同时显著减小弗伦克尔态-CT态能级差与复合能量损失。我们的分析为设计高效、低能量损失的有机光伏器件提供了关键的形貌与分子设计策略。

    关键词： 分子结构、能量损失、有机光伏、电荷转移态、薄膜形貌

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 具有1.34V高开路电压的高效有机太阳能电池

    摘要： 阻碍有机太阳能电池（OSC）功率转换效率（PCE）提升的最重要挑战之一，是由较大能量损失导致的开路电压（VOC）偏低。电荷产生过程中的大驱动力和非辐射复合是能量损失的主要原因。为最大化OSC的VOC，本研究通过调节端基设计了一种带隙为2.0 eV的非富勒烯受体ITCCM-O。当与名为J52的聚合物给体共混时，该器件展现出5.5%的PCE及卓越的1.34 V开路电压——这是单结OSC在超过5% PCE时达到的最高值。高VOC得益于：1）可忽略的电荷转移驱动力；2）被抑制至仅0.22 V的非辐射复合损失。

    关键词： 能量损失、高压、非富勒烯受体

    更新于2025-09-11 14:15:04