- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
以聚(3-己基噻吩)链段为增容剂的嵌段共聚物在非富勒烯有机太阳能电池中的开发
摘要： 基于P3HT链段的嵌段共聚物被报道能在P3HT:PC61BM体异质结(BHJ)体系中发挥有效相容剂功能，同步提升器件性能与稳定性。然而受限于P3HT:PC61BM体系欠佳的光物理特性，即便优化了基于P3HT链段的嵌段共聚物化学结构，相容剂调控器件的功率转换效率(PCE)仍较低。为深入阐明这种相容剂效应，本研究在新兴的非富勒烯受体(NFA)基BHJ体系中考察了P3HT链段嵌段共聚物的相容功能。选用P3HT类似物聚[(4,4'-双(2-丁氧基羰基-[2,2'-联噻吩]-5,5-二基)-交替-(2,2'-联噻吩-5,5'-二基)](PDCBT)作为聚合物给体——因其与P3HT具有相同主链而能与P3HT链段嵌段共聚物良好兼容，且已被证实比P3HT在NFA BHJ体系中实现更高PCE。研究表明P3HT链段嵌段共聚物(P1-P4)对PDCBT基NFA BHJ体系具有相似相容功能，其结构设计的重要性也得以揭示。其中P4的添加使PCE提升最显著：PDCBT:ITIC共混体系从5.30%增至7.11%，PDCBT:IT-M体系从6.21%增至8.04%。该相容剂还能增强器件热稳定性，在85°C退火120小时后仍保持初始PCE的77%(PDCBT:ITIC体系)，优于原始二元器件(66%保留率)。更重要的是，所有相容剂调控器件均呈现更高的开路电压(Voc)，这种电位损失降低可归因于光活性组分间界面兼容性的改善——这正是相容剂最重要的功能。
关键词： 相容剂、聚(3-己基噻吩)链段、非富勒烯受体、有机太阳能电池、嵌段共聚物
更新于2025-09-23 15:19:57
-
氯代聚合物导致的高开路电压赋予了二元有机太阳能电池更高的效率。
摘要： 有机太阳能电池（OSC）在过去几年中取得了重大进展。由于非富勒烯受体（NFA）的发展，功率转换效率（PCE）已迈入新阶段。受体的最低未占分子轨道与供体的最高占分子轨道之间的能隙（|ELUMOA-EHOMOD|）与开路电压（VOC）值成正比。采用两种具有不同能级的相似聚合物供体，可在不影响短路电流（JSC）和填充因子（FF）的情况下改变VOC。本研究选用卤化聚合物PM6和PM7作为供体，搭配新设计的源自IT-4Cl的不对称分子TPIC-4Cl。结果显示，PM7:TPIC-4Cl器件实现了15.1%的PCE，高于其PM6:TPIC-4Cl对应器件（14.4%），其中VOC从0.855V提升至0.885V贡献最大。我们的工作证明了利用结构相似但HOMO能级不同的聚合物供体来提高NFA OSC光伏性能的可行性。此外，不含Y6或其衍生物的OSC实现超过15%的PCE，为OSC研究开辟了另一个方向。
关键词： 能隙调节、功率转换效率、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
-
基于喹喔啉酰亚胺单元作为中心结构单元的非富勒烯受体在有机太阳能电池中的设计与合成
摘要： 我们设计并合成了两种新型非富勒烯受体QIP-4F和QIP-4Cl，它们以新型酰亚胺功能化喹喔啉(QI)单元与噻吩并噻吩结构融合形成的中心构建?？槲诵?，分别采用氯代或氟代的2-(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈作为端基?；赑2F-EHp:QIP-4Cl的优化器件实现了13.3%的功率转换效率，其开路电压高达0.94V，表现优异。结果表明，含QI的稠环单元作为中心构建?？樵诟咝阅茉词芴辶煊蚓哂芯薮笄绷?。
关键词： 喹喔啉酰亚胺、有机太阳能电池、功率转换效率、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
-
通过二维g-C?N?掺杂PEDOT:PSS提升非富勒烯有机太阳能电池性能
摘要： 得益于非富勒烯受体材料的发展和活性层形貌的优化，单结有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率（PCE）已突破16%。此外，在成熟活性层体系基础上，界面工程对进一步提升OSC性能始终起着关键作用。本研究报道了将石墨相氮化碳（g-C3N4）掺杂到聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）空穴传输层（HTL）中以提升PM6:Y6基OSC性能，使PCE提升至近16.4%。g-C3N4掺入PEDOT:PSS后作为布朗斯特碱发生质子化，削弱了绝缘性PSS对导电性PEDOT的屏蔽效应，促使PEDOT:PSS核壳结构表面暴露更多PEDOT链，从而提高导电性。因此，在g-C3N4掺杂HTL与PM6:Y6层界面处，电荷传输得到改善而复合被抑制，器件填充因子和短路电流密度均得以提升。该工作证明g-C3N4掺杂PEDOT:PSS是提升HTL导电性的有效策略，可实现更高OSC性能。
关键词： 空穴传输层、PEDOT:PSS、有机太阳能电池、g-C3N4、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
-
基于苯并二噻吩的给体聚合物中噻吩侧链取代与主链氟化协同最小化ITIC基有机太阳能电池中的载流子损失
摘要： 基于非富勒烯受体（NFA）的有机太阳能电池性能已超越富勒烯基器件，但其光物理机制尚不明确。本研究以ITIC为NFA，通过改变苯并二噻吩（BDT）-噻吩共聚物给体聚合物主链侧链取代基及主链氟化程度，揭示了其与体异质结（BHJ）太阳能电池光物理过程及性能的关联。当给体聚合物采用烷氧基取代时，观察到增强的束缚激子复合及更快的自由电荷非束缚复合，导致短路电流与填充因子同步受限；而噻吩基取代虽能抑制束缚激子复合（但非束缚复合仍显著），使短路电流密度提升却未改善填充因子。唯有噻吩基取代与主链氟化的协同作用，才能实现高效电荷分离与非束缚复合的大幅降低，最终获得超过60%的填充因子。时间延迟收集场测量证实：噻吩基取代给体聚合物:ITIC体系中电荷产生与电场无关，而烷氧基取代聚合物:ITIC共混体系呈现弱电场依赖性，表明低填充因子主要源于非束缚复合。该研究阐明了典型NFA（ITIC）体系中给体聚合物结构、BHJ光物理特性与器件性能的相互作用，尤其建立了给体聚合物化学结构与ITIC基BHJ共混体系中动力学参数变化及各过程产率的定量关联。
关键词： 非富勒烯受体、超快光谱学、体异质结、电荷产生、有机光伏
更新于2025-09-23 15:19:57
-
三氟甲基修饰的非富勒烯受体助力聚合物太阳能电池实现超过13%的功率转换效率
摘要： 本文报道了一种通过端基三氟甲基化修饰非富勒烯小分子电子受体（NFA）的新型分子结构策略，用于提升太阳能电池性能。与不含三氟甲基的参比NFA（ITIC）相比，合成的三氟甲基化受体ITCF3具有更窄的带隙、更强的光吸收能力、更低的分子能级以及更优异的电子传输特性。基于ITCF3与聚合物给体PM6构建的体异质结太阳能电池，其功率转换效率显著提升至13.3%，远高于ITIC器件（8.4%）。该研究揭示了三氟甲基化在高效光伏受体材料设计中的巨大潜力。
关键词： 功率转换效率，非富勒烯受体，三氟甲基，有机太阳能电池，聚合物
更新于2025-09-23 15:19:57
-
使用回收透明导电基板制造的高性能有机太阳能电池
摘要： 有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率（PCE）近年来持续提升，但这些新兴光伏器件仍存在使用寿命较短的问题。为促进循环经济并减少昂贵的电子材料浪费，我们探索通过系列溶剂依次超声处理后热退火的方法，从非富勒烯OSC中回收耐用的氧化锌包覆氧化铟锡（ITO/ZnO）。采用适当的清洗流程后，回收的ITO/ZnO基底可获得8.65%的PCE，与新鲜制备基底（8.73%）相当。研究还发现异丙醇会逐步去除氧化锌层，因此在同一基底多次连续回收时应避免使用。经10次回收实验显示：含异丙醇与不含异丙醇处理的ITO/ZnO基底分别获得5.14%和7.93%的PCE。通过优化回收流程，我们提出了一种简单策略，可显著延长有机电子设备中透明电极基底的使用寿命，并减少电子工业废弃物产生量。
关键词： 回收利用、氧化锌、PBDB-T、有机电子学、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
-
离域作用促进有机太阳能电池中的电荷分离
摘要： 过去三十年间，利用π共轭聚合物的有机太阳能电池（OSCs）因其重量轻、薄膜柔韧及低成本制造等潜在优势备受关注。然而其光电转换效率（PCE）始终远低于无机同类器件。电荷转移激子的成对复合是OSCs中的主要能量损失过程。本文综述了我们近期通过瞬态吸收光谱研究体异质结OSCs中成对复合现象的最新进展，包括聚合物结晶度对非富勒烯受体基OSCs中电荷产生与解离机制的影响，并首次展示了兼具高PCE与低光子能量损失的实例。本焦点评述特别强调了电荷波函数离域化对抑制成对复合的重要作用。
关键词： 聚合物结晶度、功率转换效率、有机太阳能电池、瞬态吸收光谱、解离机制、光子能量损失、π-共轭聚合物、电荷产生、非富勒烯受体、成对复合
更新于2025-09-23 15:19:57
-
通过优化受体结晶与形貌提升电荷转移与传输性能，实现效率达16.88%的高效有机太阳能电池
摘要： 采用非富勒烯受体的单层有机太阳能电池（OSC）已实现16%的转换效率。这一突破为下一代OSC材料研发注入了新动力。除电子结构优化外，研究指导高效体异质结混合物形成高效率的关键固态结构至关重要，这有助于理解如何配对高效给受体组合并优化薄膜形貌。本研究通过全面分析揭示了形貌细节：结果表明Y6能在加工溶剂和热退火条件调控下，形成共轭主链垂直于基底取向的独特二维堆积结构。该形貌能提升载流子传输效率并实现超快空穴/电子转移，从而改善器件性能——最佳优化器件实现了16.88%的功率转换效率（经认证为16.4%）。这项工作阐明了薄膜形貌的重要性及其影响器件性能的机制。通过从材料设计到器件优化的全套分析方法和工艺条件，最终获得高效太阳能电池，这将为未来OSC技术发展提供重要参考。
关键词： 多长度尺度形貌、非富勒烯受体、功率转换效率、有机太阳能电池、二维电子传输
更新于2025-09-23 15:19:57
-
具有两种非富勒烯受体的高效三元聚合物太阳能电池
摘要： 基于二元和三元活性层构建了聚合物太阳能电池（PSCs），采用PBDB-T聚合物作为给体，以及两种具有不同DPP核与端基但共轭长度不同的非富勒烯受体（MPU2和MPU3）。所研究的二元PSCs显示出8.22%（PBDB-T:MPU2）和9.77%（PBDB-T:MPU3）的功率转换效率（PCE）。使用基于MPU3的受体测得的VOC高于使用MPU2的——这一差异归因于MPU3具有更高的LUMO能级。MPU2和MPU3在PBDB-T吸收较弱的波长范围内呈现互补吸收，因此这些材料的组合为制备三元PSCs提供了巨大潜力。优化后的三元层PBDB-T:MPU2:MPU3（1:1:1）太阳能电池显示出10.78%的PCE值，高于二元器件，这是由于JSC和FF值的提升。此外，由于MPU3的发射部分与MPU2的吸收重叠，MPU3向MPU2的能量转移可以提高激子利用效率，从而实现该三元太阳能电池整体功率转换效率的提升。
关键词： 聚合物给体，功率转换效率，非富勒烯受体，三元聚合物太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57