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oe1(光电查) - 科学论文

132 条数据
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  • 二芳基乙炔基氮杂二吡咯甲烯锌(II)同配位配合物作为有机光伏非富勒烯受体的结构-性能研究：芳基的影响

    摘要： 基于氮杂二吡咯甲烯的锌(II)配合物因其制备简便、结构可调及高电子亲和力，被证实是极具前景的电子应用分子有机半导体材料。首个成功案例是在吡咯位引入苯乙炔基团，该修饰使双四苯基氮杂二吡咯甲烯锌(II)的吸收光谱红移，并改善了其与聚(3-己基噻吩)(P3HT)共混物的形貌。我们近期发现，用更大的1-萘基取代吡咯位的苯基[Zn(L2)2]可提高结晶度并优化有机光伏(OPV)性能。本研究进一步探索两种芳基（不同锚定位点的2-萘基[Zn(L3)2]和更大体积的9-菲基[Zn(L4)2]）以阐明吡咯位芳基与电子特性的关联：较大芳基略微提升吸光性并红移吸收光谱，在晶体中形成以T型π-π堆积为主（涉及单体吡咯位芳基）的不同堆积模式。该系列中1-萘基展现出最高结晶度。当与P3HT共混时，Zn(L3)2和Zn(L4)2的OPV功率转换效率(PCE)分别为3.7%和3.4%，均低于Zn(L2)2的5.5%（因陷阱辅助复合加剧及形貌欠佳）。这些配合物的载流子迁移率也较低，进一步限制了性能。单点能计算表明低重叠积分是迁移率低的原因。因此，芳基锚定位点与尺寸对这些体系的性能影响显著，但未明显增强分子间相互作用。

    关键词： 偶氮二吡咯甲烯、锌(II)配合物、非富勒烯受体、结构-性能研究、有机光伏技术

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 有机太阳能电池中低能量损失下的高效电荷产生：关键问题综述

    摘要： 有机太阳能电池（OSCs）中光吸收会生成强束缚激子。要实现高效电荷产生，需要较大驱动力，但这会导致较大能量损失（Eloss），严重阻碍OSCs功率转换效率（PCEs）的提升。近年来非富勒烯OSCs发展取得重大突破，这类器件能在驱动力可忽略的情况下实现高效电荷产生，这引发了一个关于激子如何分裂为自由电荷的基础性问题。从化学结构角度看，给体与受体间的分子静电势差异可能对促进电荷分离起关键作用。虽然电荷产生导致的Eloss已得到抑制，但电荷复合（尤其是通过非辐射途径）严重限制了PCEs的进一步提升。在驱动力可忽略的OSCs中，最低激发态——一种混合局域激子-电荷转移态——被认为与非辐射Eloss密切相关。本综述探讨了高效OSCs在低Eloss值下的高效电荷产生机制，并重点指出为实现PCEs新突破（约20%）需要解决的关键问题。

    关键词： 能量损失、有机太阳能电池、非富勒烯受体、静电势、电荷产生

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于萘-双噻吩并噻吩的轴对称与非对称非富勒烯受体：构型异构化与光伏性能研究

    摘要： 已开发出基于萘-双噻吩并噻吩核心、末端基团有无氟化的两类共轭异构体八环非富勒烯受体（NFA）。与具有两个六元环桥的轴对称NFA（N66-IC和N66-2FIC）相比，其不对称共轭异构体（N65-IC和N65-2FIC）均含一个六元环桥和一个五元环桥，表现出显著红移吸收、更高结晶度及略微下移的LUMO能级?；赑BDB-T-2F:N65-2FIC的有机太阳能电池实现了10.19%的优异功率转换效率，是其对应PBDB-T-2F:N66-2FIC电池（3.46%）的三倍。当与PBDB-T作为给体材料共混时，不对称受体类似物N65-IC基太阳能电池的PCE达到9.03%，较PBDB-T:N66-IC基电池的5.45%显著提升，这与全氟化给体/受体对应电池的结果一致。研究探索了全氟化、非氟化或交叉组合给体/受体的器件制备设计规则。此外，PBDB-T-2F:N65-2FIC展现出卓越的器件稳定性，在1个太阳光照下暴露1500小时后仍保持初始PCE的85%，这对未来商业化器件具有重要意义。

    关键词： 异构化、萘、有机太阳能电池、非富勒烯受体、不对称性、轴对称性

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过合理选择中间层实现高效三结聚合物太阳能电池

    摘要： 聚合物太阳能电池（PSCs）的光子能量损失通常使其实验功率转换效率（PCEs）远低于理论极限。本文报道了通过合理选择子电池实现能量损失降低的高效三结PSCs（TJ-PSCs）。研究发现，在实际层厚条件下平衡各子电池吸收率的关键在于避免前结与中结电池间的强光子竞争。通过串联堆叠PBDB-T-2F:PC71BM前结电池、PBDB-T:HF-TCIC中结电池和PTB7-Th:IEICO-4F后结电池，并采用两个功能互联层连接，最终获得效率为13.09%的冠军器件——这是目前已报道研究中最优的三结PSCs之一。该效率较同吸收范围的单结PSCs提升35%，主要归因于TJ-PSCs非吸收损耗与热化损耗的降低。

    关键词： 聚合物太阳能电池、光子能量损失、功率转换效率、非富勒烯受体、三结

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于苝二酰亚胺的共轭聚合物在全聚合物太阳能电池中的应用

    摘要： 近几十年来，非富勒烯受体（NFAs）快速发展并成为有机太阳能电池领域的研究热点。在高性能非富勒烯受体中，基于芳香二酰亚胺的电子受体始终是极具前景的体系。本综述重点回顾了2014年以来苝二酰亚胺（PDI）基聚合物作为非富勒烯受体（NFAs）在全聚合物太阳能电池（all-PSCs）中的重要研究进展，从合成化学角度揭示了结构与性能的关系、给受体匹配机制及器件制备方法。

    关键词： 非富勒烯受体（NFA）、全聚合物太阳能电池（all-PSCs）、能级、苝二酰亚胺（PDI）、光电转换效率（PCE）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 用于高效低能耗有机光伏的非对称电子受体

    摘要： 在有机光伏器件（OPVs）中，实现高功率转换效率（PCE）的前提条件是在小驱动力下保持低能量损耗和高效的电荷分离。本研究通过引入非对称端基，提出了一种新型非富勒烯受体（NFA）分子设计策略以同步解决上述两个问题?；谥行某砘泛耍―）与知名NFA分子Y6相同的主链结构，我们分别在两端连接卤代茚二酮（A1）和3-二氰亚甲基-1-茚酮（A2）两种共轭端基，构建了BTP-S1和BTP-S2两种非对称NFA分子。当与聚合物给体PM6共混时，这类A1-D-A2结构的非对称NFA展现出优异的光伏性能。能量损耗分析表明：终端含六个氯原子的非对称分子BTP-S2使器件获得2.3×10?2%的卓越电致发光量子效率（较对称Y6器件4.4×10?3%提升一个数量级），显著降低了器件的非辐射损耗与能量损失。同时，多卤素端基的非对称BTP-S1和BTP-S2能加速空穴向给体PM6的转移?；赑M6:BTP-S2共混的OPV器件实现了16.37%的PCE（高于PM6:Y6器件的15.79%）。进一步优化三元共混体系（PM6:Y6:BTP-S2）后获得17.43%的最佳PCE，该效率跻身单结OPV最高水平之列。本研究通过分子设计策略为同步降低OPV能量损耗并促进电荷分离提供了有效途径。

    关键词： 非对称受体、分子设计策略、非富勒烯受体、电荷分离、有机光伏技术

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 迈向光伏窗户：基于非富勒烯受体的半透明模块的可扩展激光图案化制备

    摘要： 半透明有机光伏器件（OPV）因其独特性能，在集成于窗户或玻璃等半透明建筑构件方面极具吸引力。为确保足够透明度，通常采用非不透明电极和薄型光活性层，但这会限制光捕获能力。通过使用主要吸收红外区域的光材料可部分解决该问题。另一方面，半透明器件制备的可扩展技术往往被忽视。本研究将蓝色低带隙聚合物PBTZT-stat-BDTT-8与近红外吸收非富勒烯受体4TICO结合，使?？橹票甘逝涞统杀?、可大规模生产的生产工艺。我们采用非氯化配方，在空气中运用刮涂等可扩展技术制备出效率超4.7%的全溶液法半透明太阳能电池。所制半透明激光刻蚀OPV模块原型透明度超过30%（以人眼感知透射率HPT计），效率达4%左右，几何填充因子超90%，有效面积大于1平方厘米。我们借助局部光电成像技术验证了电池间互连质量并优化了模块几何结构。本研究表明具有强近红外吸收特性的非富勒烯受体对实现高性能半透明OPV?？榈墓婺；暗统杀炯删哂兄匾壑?。

    关键词： 可扩展制造、激光图案化、非富勒烯受体、光伏窗户、半透明有机光伏技术

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过端基调控提升ITIC的电子迁移率：氟化与π共轭扩展的作用

    摘要： 采用ITIC衍生物作为电子受体的非富勒烯有机太阳能电池（OSCs）已实现高达14%的功率转换效率，但其最佳活性层厚度仍限制在约100纳米，这主要归因于这些受体约4 cm2/Vs的低迁移率。由于稠环核上庞大侧链的空间位阻效应，ITIC倾向于在吸电子端基（IC）之间形成局部π-π堆叠，该结构构成了体相材料中主要的电子传输通道。本研究通过多尺度理论模拟系统探究了IC苯基部分不同氟取代及π扩展（即苯环稠合）位置对电子传输性能的影响。结果表明：通过合理的氟化和π扩展（尤其是π扩展）可显著提升电子迁移率——这是由更低的重组能和更强的端基π-π相互作用所致。此外，π扩展与氟化的协同优化能使电子迁移率较ITIC提升近六倍。本工作证明通过端基工程可有效提升A-D-A型非富勒烯受体的电子迁移率，为开发高性能有机太阳能电池开辟了新途径。

    关键词： 电子迁移率、分子堆积、非富勒烯受体、端基工程

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • Sa?ˉCl分子内相互作用：提高有机太阳能电池功率转换效率的有效策略

    摘要： 非共价构象锁（NCLs），包括S···N、Se···O和S···O等相互作用，已成为提高有机/聚合物半导体平面性、刚性和电荷传输迁移率的有效策略。本研究通过将π桥中的甲基（ITMIC）替换为氯原子（ITCIC），引入S···Cl非共价构象锁增强了π共轭骨架的平面性与刚性，从而相应提升了电荷传输迁移率。结果表明，基于PM6:ITCIC的有机太阳能电池展现出11.34%的优异光电转换效率（PCE），显著高于基于PM6:ITMIC的器件。该研究揭示了一类新型非共价构象锁（S···Cl）对提升有机太阳能电池性能的作用。

    关键词： 非共价构象锁、有机太阳能电池、非富勒烯受体、电荷传输迁移率

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 缩小带隙：高性能有机光伏电池的关键

    摘要： 过去二十年间，有机光伏技术（OPVs）因应对太瓦级能源挑战与严峻环境问题而备受关注。早期研发阶段仅采用宽带隙有机半导体作为活性层，主要利用紫外-可见光波段光子，能量转换效率（PCE）不足5%。随后通过大幅缩小聚合物给体带隙以利用红外光子，约十年间将PCE从5%提升至12%。2017年以来，窄带隙非富勒烯受体研究开创了OPV新纪元，仅三年就将PCE推高至17%。近十五年OPV发展史本质上是不断缩小有机半导体带隙并优化能级排列的过程。窄带隙具有多重优势：（1）可高效利用红外光子显著提升短路电流密度；（2）降低给受体间最低未占分子轨道（LUMO）或最高占分子轨道（HOMO）能级偏移，通过减少给体/受体电荷转移态损耗来降低开路电压损失；（3）基于有机半导体独特分子轨道特性，红移吸收特性能在可见光区产生高透射率，特别适用于叠层OPV后电池单元及透明OPV器件。

    关键词： 有机光伏、窄带隙、非富勒烯受体、功率转换效率、聚合物给体

    更新于2025-09-23 15:21:01