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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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小带隙非富勒烯受体助力PTB7-Th太阳能电池实现近0 eV HOMO能级偏移的高效性能
摘要： 基于碳氧桥联中心核与噻吩并[3,4-b]噻吩连接基团、末端连接不同吸电子端基的三种小带隙非富勒烯（SBG NFAs）受体BDTI、BDTI-2F和BDTI-4F被设计合成。这些受体在600至1000纳米范围内呈现强吸收。采用所设计NFA与PTB7-Th聚合物给体构建的最优器件实现了9.11%的功率转换效率，其HOMO能级偏移接近0电子伏特。本研究通过将PTB7-Th与精细调控的SBG受体共混，展示了具有微小HOMO偏移的高效非富勒烯太阳能电池案例。
关键词： 有机太阳能电池、驱动力、HOMO能级差、非富勒烯受体、小带隙
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于两种具有互补吸收特性和平衡结晶度的非富勒烯受体的三元有机太阳能电池
摘要： 三元共混结构已被证明是提高有机太阳能电池光电转换效率的有效方法。提升三元太阳能电池光电转换效率的一种有效途径是采用两种具有互补吸收范围和平衡结晶度的非富勒烯受体。本工作通过将一种具有适当烷基侧链的高结晶度小分子受体C8IDTT-4Cl引入到共轭聚合物给体PBDT-TPD与稠环电子受体ITIC-4F的低结晶度共混体系中?；赑BDT-TPD:ITIC-4F:C8IDTT-4Cl共混物的三元器件展现出9.51%的最佳光电转换效率，同时短路电流密度提升至18.76 mA cm-2，填充因子达到67.53%。C8IDTT-4Cl的吸收边位于900 nm处，这种良好的互补吸光特性有利于提升光电流。此外，研究发现三元器件中高结晶度的C8IDTT-4Cl有助于调控结晶度、改善异质结形貌与堆叠结构，从而实现更高的载流子迁移率和更优性能。
关键词： 非富勒烯受体、三元有机太阳能电池、功率转换效率、互补吸收、平衡结晶度
更新于2025-09-23 15:21:01
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效率接近18%的单结有机光伏电池
摘要： 优化有机光伏（OPV）材料的分子结构是提升功率转换效率（PCE）最有效的方法之一。对于具有特定共轭骨架的优异分子体系，精细调节烷基链对充分挖掘其光伏潜力具有重要意义。本研究以氯代非富勒烯受体（NFA）BTP-4Cl-BO（Y6衍生物）为对象进行烷基链优化，在OPV器件中获得了卓越的光伏参数。为获得更有序的分子间堆积，将BTP-eC11边缘的十一烷基缩短为九烷基和七烷基，由此合成了BTP-eC9和BTP-eC7两种NFA材料。BTP-eC7因溶解性较差限制了器件应用，而BTP-eC9不仅保持良好溶解性，其电子传输性能也优于BTP-eC11。值得注意的是，基于BTP-eC9的单结OPV器件同时实现了短路电流密度与填充因子的提升，创下17.8%的最高PCE纪录并获17.3%认证值。这些结果表明：通过最小化烷基链来获得适宜溶解性及增强的分子间堆积，对进一步提升光伏性能具有重要潜力。
关键词： 非富勒烯受体、有机光伏电池、分子修饰、功率转换效率
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有三维噻吩/硒吩稠合苝二酰亚胺的非富勒烯小分子受体用于高效有机太阳能电池
摘要： 具有螺环核心并连接S/Se稠合苝二酰亚胺的三维非富勒烯受体具有合适的能级、扭曲的分子构型和高载流子迁移率，使得有机太阳能电池的功率转换效率达到6.95%。
关键词： ??二酰亚胺、有机太阳能电池、载流子迁移率、非富勒烯受体、螺环核心
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有非对称骨架的受-给-受体型非富勒烯受体用于高性能有机太阳能电池
摘要： 通过将烷基苯引入对称受体CC5，设计并合成了具有不对称D单元的A-D-A型受体CC10。与对称受体CC5相比，不对称受体CC10表现出相似的吸收范围和能级，但具有更好的π-π堆积、增强的电子迁移率和优化的微观形貌。因此，基于CC10的有机太阳能电池实现了11.78%的高光电转换效率（PCE），优于基于CC5器件的6.91%。仅通过分子主链的微小修饰就显著提升了器件性能，这表明不对称策略在设计高性能活性层材料方面具有巨大潜力。
关键词： 非富勒烯受体、有机太阳能电池、不对称主链、高性能
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用芘 - 双吡咯亚甲基间层抑制非富勒烯有机太阳能电池中氧化锌电子传输层的光催化活性
摘要： 基于非富勒烯受体的有机太阳能电池近期在功率转换效率方面取得了显著提升。然而这类器件仍存在严重的稳定性问题，特别是在采用氧化锌底部电子传输层的倒置器件结构中。本研究通过在光活性层/氧化锌界面插入芘-氟硼二吡咯（pyrene-bodipy）给体-受体染料作为薄层中间层，有效抑制了氧化锌光催化活性引发的非富勒烯受体降解反应。该芘-氟硼二吡咯中间层能阻隔非富勒烯受体与氧化锌的直接接触，从而防止紫外光照射下后者对前者的分解作用，使器件光稳定性显著提高。非富勒烯受体与中间层氟硼二吡咯部分的π-π相互作用促进了电荷从非富勒烯受体向芘的转移，继而通过分子内电荷转移至氟硼二吡咯部分，最终传递至氧化锌。经氟硼二吡咯-芘修饰的氧化锌还提高了光活性混合物的结晶度及其中聚合物给体分子的face-on堆叠程度，从而同时增强电荷传输能力并提升入射光吸收率。此外，该修饰降低了氧化锌薄膜的表面功函数和表面能，这些因素共同作用使制备器件的功率转换效率显著提升——其中富勒烯基器件最佳效率达9.86%，非富勒烯基器件更达到11.80%。
关键词： 硼二吡咯甲基(BODIPY)、氧化锌、光催化活性、芘、有机太阳能电池、光稳定性、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:21:01
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与高分子量、高空穴迁移率聚合物共混的薄膜中非富勒烯受体的电子传输显著增强：厚膜非富勒烯聚合物太阳能电池展现出高填充因子
摘要： 采用高空穴迁移率（μh）聚合物已成功克服厚富勒烯活性层中的填充因子（FF）衰减问题。然而，对于含非富勒烯受体的厚活性层而言，该挑战依然存在。本研究展示了一种基于高μh聚合物给体、具有高FF和高效能的非富勒烯厚活性层体系。通过高分子量聚合物诱导混合薄膜获得更高电子迁移率（μe达1×10?3 cm2/(V·s)），在320纳米厚共混膜中实现了空穴与电子传输相对平衡的μh/μe比值（4.42）。相较于原始IEICO-4F非富勒烯薄膜，共混膜的电子迁移率提升8倍，这对应着IEICO-4F片层更紧密的交错排列及分子面内(200)晶面更高取向度的有序排列——这些结构特征显著促进了电子传输。最终，采用320纳米厚二元非富勒烯活性层的太阳能电池展现出超过70%的卓越FF值及13.2%的功率转换效率，这是以高μh聚合物作为给体取得的突破性进展。研究结果表明，高μh聚合物给体有望成为非富勒烯聚合物太阳能电池的优选方案。
关键词： 非富勒烯受体、厚膜聚合物太阳能电池、填充因子、电子传输、高空穴迁移率聚合物
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用三元共混物提高高效有机太阳能电池的光稳定性
摘要： 基于聚合物给体和非富勒烯受体（NFA）的三元有机太阳能电池实现了高功率转换效率（PCE）。当前需进一步提升有机光伏器件的工作寿命。本研究选取了三种具有不同电子亲和能和结构特性的NFA，发现结晶性最强的第三组分O-IDTBR能在受体相中选择性混溶。相较于PM6:Y6二元器件（15.2% PCE），该方案使陷阱辅助复合减少，获得16.6%的PCE和0.76的填充因子。电荷传输与复合分析表明，O-IDTBR作为电荷中继体改善了给受体材料的电荷转移，形成更有序的传输通道。研究发现，三元器件通过抑制陷阱形成，在全日照（AM1.5G）下可消除光诱导陷阱。因此，三元器件在225小时内未出现PCE衰减，而二元器件初始性能损失超过60%。
关键词： 光稳定性、非富勒烯受体、三元有机太阳能电池、功率转换效率、电荷传输
更新于2025-09-23 15:21:01
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有机太阳能电池关键材料的进展
摘要： 有机太阳能电池因其轻质、柔性和卷对卷制备等优势，吸引了学术界和工业界的广泛关注。目前，最先进的有机太阳能电池已实现18%的功率转换效率。该领域的快速发展得益于不断涌现的新材料和器件制备技术，以及对薄膜形貌、分子堆积和器件物理的深入理解。给体与受体材料是决定器件性能的关键材料，过去25年间高性能给受体材料的研发历程堪称一部壮阔史诗。本综述聚焦这些明星材料与里程碑工作，系统介绍关键材料的分子结构演化历程，包括均聚物给体、D-A共聚物给体、A-D-A型小分子给体、富勒烯受体与非富勒烯受体。最后，我们展望了关键材料开发领域面临的挑战与重要发展方向。
关键词： D-A共聚物给体、非富勒烯受体、关键材料、有机太阳能电池、富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:21:01