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oe1(光电查) - 科学论文

132 条数据
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  • 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

  • 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

  • 不同位置引入氧原子对非富勒烯受体与聚(3-己基噻吩)有机太阳能电池性能的影响

    摘要： 随着有机太阳能电池（OSC）大面积制备技术的发展，聚（3-己基噻吩）（P3HT）因其可低成本实现千克级简易合成，成为最理想的光伏给体聚合物。然而能与P3HT匹配实现高性能OSC的非富勒烯受体（NFA）却极为稀缺。本研究通过在茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩（IDT）的侧链或稠环核中引入氧原子，合成了两种新型A2-A1-D-A1-A2型NFA——分别以苯并三唑（BTA）和2-(1,1-二氰亚甲基)罗丹宁（RCN）作为桥接A1单元和末端A2单元。最终产物BTA43与BTA53相比无氧类似物BTA3展现出更宽的吸收光谱及增强的分子间/内相互作用。基于P3HT:BTA43和P3HT:BTA53的光伏器件分别实现了6.56%和6.31%的高光电转换效率（PCE），显著优于BTA3器件（5.64%）。本研究为设计能与经典光伏聚合物P3HT匹配的优质NFA提供了简便有效的策略。

    关键词： 分子工程、光伏、非富勒烯受体、有机太阳能电池、P3HT

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • PBDB-T及其衍生物：一类实现有机光伏器件效率超17%的聚合物给体材料

    摘要： 由于具有低成本、重量轻、柔韧性好以及低毒性等优势，有机太阳能电池（OSCs）引起了广泛关注。非富勒烯小分子受体的出现使OSC领域取得了突破性进展。除这些受体材料的发展外，PBDB-T聚合物及其衍生物的引入也是推动OSC研究快速发展的关键因素。本综述首先简要概述PBDB-T同系物的结构特征及这些聚合物的设计策略，重点介绍了PBDB-T同系物在溶液和固态中的有趣聚集效应，并通过精选实例探讨了基于PBDB-T同系物的OSC形态学研究最新进展。此外，还总结了PBDB-T同系物在OSC器件中的多功能应用，包括界面修饰的二元、三元及叠层器件。重要的是，我们评估了能量损失，并对一系列高性能PBDB-T型聚合物进行了元分析，将其与其他类型共轭聚合物进行比较。最后，提出了这些令人兴奋的聚合物尚存的问题及发展前景。

    关键词： 有机太阳能电池、非富勒烯受体、光伏性能、PBDB-T、聚合物给体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 通过精细侧链工程设计新型n型卟啉受体，实现低能量损失且近红外光电响应的高效非富勒烯太阳能电池

    摘要： 设计并合成了一系列定制化的高效近红外卟啉基受体，用于无富勒烯体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSCs）。采用PTB7-Th给体与具有互补吸收特性的卟啉受体（P-x）构建BHJ活性层，实现了300至950纳米波段的全光谱光子-电流转换。研究表明，卟啉受体的侧链结构显著影响BHJ活性层的分子排列与纳米形貌。值得注意的是，具有四条十二烷氧基侧链的卟啉受体（P-2）获得了0.80伏的开路电压（VOC）、13.94毫安/平方厘米的短路电流密度（JSC）、64.8%的填充因子（FF）以及7.23%的总光电转换效率（PCE）。这一优异性能归因于其在可见光及近红外区域卓越的光捕获能力、高位LUMO能级、相对较高且更平衡的载流子迁移率，以及更有序的面朝上分子堆积方式——这些特性有利于获得高VOC和JSC。

    关键词： 近红外吸收、卟啉、有机太阳能电池、非富勒烯受体、n型卟啉

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于8,10-双(2-辛基十二烷基)-8,10-二氢-9H-双噻吩并[2',3':7,8;3'',2'':5,6]萘并[2,3-d]咪唑-9-酮的共轭聚合物合成及非富勒烯受体光伏性能研究

    摘要： 基于相同供体单元8,10-双(2-辛基十二烷基)-8,10-二氢-9H-双噻吩并[2',3':7,8;3'',2'':5,6]萘并[2,3-d]咪唑-9-酮与不同受体单元（苯并噻二唑BT（P104）和氟代苯并噻二唑（P105）），我们设计合成了两种给体-受体(D-A)共轭聚合物，并研究了其光物理与电化学性质。通过探究聚合物主链中苯并噻二唑(BT)受体单元引入氟原子后，与低带隙非富勒烯受体ITIC-F组合时对光伏性能的影响发现：基于P105:ITIC-F的聚合物太阳能电池展现出更高光电转换效率(PCE 10.65%)，优于P104:ITIC-F体系(8.32%)，这源于所有光伏参数值的提升。较高的开路电压(Voc)与P105更深的最高占据分子轨道能级相关，而更大的短路电流和填充因子则归因于介电常数增加、激子解离与能量损失降低共同促进的激子高效分离为载流子及其后续传输，以及平衡的电荷传输。BT单元中的氟原子取代可调控链内/链间相互作用，导致π-π堆积距离减小和晶体相干长度增加，从而提升活性层中的电荷传输。这些结果为调控光学与电化学性质以提高整体光伏响应提供了简便有效的方法。

    关键词： D-A共轭共聚物，非富勒烯受体，聚合物太阳能电池，形貌

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 一种中带隙小分子给体，兼容富勒烯和非稠环非富勒烯受体，用于高效有机太阳能电池

    摘要： 我们设计并合成了一种新型小分子给体DRC4TB，其核心结构为烷基硫代噻吩取代的苯并二噻吩，末端基团为3-丁基罗丹宁，光学带隙为1.87 eV。DRC4TB与富勒烯受体（PC71BM）和非稠环非富勒烯受体（HF-PCIC）均具有良好兼容性。优化的DRC4TB:PC71BM和DRC4TB:HF-PCIC太阳能电池分别实现了8.53%和8.68%的相当功率转换效率（PCE）。

    关键词： 小分子给体、非富勒烯受体、有机太阳能电池、富勒烯受体、功率转换效率

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 通过构象锁定型非富勒烯受体增强相分离，实现效率超14.4%的太阳能电池

    摘要： 为精细调控有机太阳能电池（OSC）活性层的形貌与相容性，对于受体-给体-受体型非富勒烯受体而言，分子主链设计与侧链控制虽有必要但复杂且具有挑战性。本研究通过优化稠环电子受体（FREA）的受端氟化修饰与中心给核侧链改性，实现了分子构象的精准调控：侧链锁定构象精细调节分子能级并改善相容性（同时弱化结构有序性），氟化修饰有效增强结晶度以获得更大的相分离尺度与更高纯度的畴区。得益于两者的协同效应，所设计的ITC6-4F与PM7聚合物给体共混后实现了14.47%的卓越光电转换效率（开路电压0.90 V，填充因子提升至74.31%），显著优于未氟化参照受体（8.21%）及无构象锁定受体（12.48%）的器件性能。结果表明：采用构象锁定型非富勒烯受体增强相分离，是进一步提升OSC相关性能的有效途径。

    关键词： 非富勒烯受体、有机太阳能电池、氟化、功率转换效率、相分离

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 余辉效应作为筛选有机光伏复合材料中非成对电荷复合发光过程的方法

    摘要： 通过光谱学手段解析有机体异质结中时间重叠的电荷载流子复合事件具有挑战性。本研究提出一种采用延迟发光光谱的新方法，该方法仅需通过准时间积分检测方案监测体异质结的延迟发光（余辉），即可区分空间分离电荷载流子的复合与陷阱辅助复合。将该方法应用于给体聚合物聚(6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基茚并[1,2-b]芴-alt-苯并噻二唑)(PIF8BT)与受体乙基丙基苝二酰亚胺(PDI)衍生物(PIF8BT:PDI)的模型复合物时，观测到非成对电荷复合在纳秒至微秒时间尺度产生的电荷转移(CT)态发光。通过光强依赖的准时间积分检测CT发光，可特异性监测发射型电荷复合事件，排除其他早期发射过程的干扰?；诙怨馇康牟煌览敌裕鸪鱿葳甯ㄖ胨肿拥绾筛春贤ǖ?。这两种复合通道的重要性与器件层序及电学特性相关联。研究四种经热退火处理的PIF8BT:PDI复合物微结构发现：热退火使PDI畴收缩的同时促进PIF8BT畴生长。所有研究状态下，延迟CT发光信号均以陷阱辅助复合为主导，但随着PIF8BT与PDI畴尺寸差异增大，完全分离电荷复合在总CT发射中的占比会提升。对完整PIF8BT:PDI器件施加电场淬灭测量定量证实了发射型陷阱限制电荷复合的主导地位，并表明仅40%的PIF8BT/PDI CT发光源自光激发后200纳秒内完全分离电荷的复合。若其他非富勒烯受体复合物体系的CT态发光可被监测，本方法同样适用。

    关键词： 多二极管等效电路、填充因子、太阳能电池、电荷俘获、苝二酰亚胺、非富勒烯受体、延迟发光、光电探测器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 具有完全苯并环化结构的醌型寡聚噻吩：合成、性质、结构及其在有机光伏中的受体应用

    摘要： 为获得完全闭合壳层的醌式态，采用逆Diels-Alder反应作为关键步骤，合成了所有噻吩环均带有苯并结构的双(二氰亚甲基)取代醌式三噻吩。通过X射线分析和性能测试揭示了这种全苯并结构带来的独特构型与性质。以该醌式三噻吩为受体、给体聚合物为组合的有机太阳能电池实现了1.39%的能量转换效率。

    关键词： 有机光伏、逆Diels-Alder反应、非富勒烯受体、醌型寡噻吩、苯并环化

    更新于2025-09-12 10:27:22