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通过顺序逐层沉积实现可控形态的高性能三元有机太阳能电池
摘要： 研究表明，三元混合光捕获材料是提高溶液法制备有机太阳能电池（OSCs）效率的潜在策略。然而，由于传统三元混合薄膜的形貌极难控制，其优化过程通常比二元体系更为复杂，从而限制了三元OSCs的性能潜力。本研究报道了一种通用策略：通过逐层沉积（LbL）方法，精准调控由聚合物给体与两种非富勒烯小分子受体组成的三元混合薄膜形貌，从而制备高性能OSCs。所得LbL薄膜形成双连续互穿网络结构，给体和受体材料均具有高结晶度，展现出高效的电荷产生、传输与收集特性。此外，三元LbL OSCs的功率转换效率（PCE）对第三组分受体的混合比例敏感性较低，为器件性能优化提供了更大空间。最终，采用PffBT4T-2OD/IEICO-4F:FBR、PBDB-T-SF/IT-4F:FBR和PM6/Y6:FBR体系的LbL OSCs分别实现了超过11%、13%和16%的优异PCE。本研究为开发形貌可控的高效三元OSCs提供了普适性指导方案。
关键词： 顺序逐层沉积、非富勒烯受体、三元有机太阳能电池、高性能、形貌控制
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有A?D?A'?D?A框架和苯并噻二唑核的非稠合非富勒烯受体，用于高性能有机太阳能电池
摘要： 非富勒烯受体（NFAs）对有机太阳能电池（OSCs）的发展贡献显著。然而，大多数NFA具有庞大的稠环骨架，通常需要繁琐的多步合成且不适用于商业化应用。另一种策略是开发非稠环NFA，这类材料具有合成简单、光电性能和固态微结构易于调控的优势。本研究报道了两种基于A?D?A'?D?A结构的非稠环NFA——BTCIC和BTCIC-4Cl，它们具有相同的缺电子苯并噻二唑中心核但不同的吸电子端基。通过改变端基可精细调控其光学性质、能级及分子结晶度。此外，将BTCIC与BTCIC-4Cl分别与合适的聚合物给体共混后，分别实现了9.3%和10.5%的优异光电转换效率。这些结果表明A?D?A'?D?A型非稠环NFA在高效率OSCs中具有应用潜力。通过采用合适的结构单元并进行侧链优化，非稠环NFA的进一步开发将极具前景。
关键词： A?D?A'?D?A框架，苯并噻二唑，有机太阳能电池，非稠环受体，非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过非富勒烯受体烷基侧链工程实现非卤化溶剂加工的三元共混太阳能电池及其在大面积器件中的应用
摘要： 设计并合成了一种具有简单化学结构的新型非对称非富勒烯受体（T2-OEHRH）。与对称结构的T2-ORH相比，T2-OEHRH有效抑制了过度自聚集/结晶，显著提高了溶解性且未牺牲光电性能。因此，基于T2-OEHRH的三元共混有机太阳能电池采用非卤化溶剂加工，在小面积和大面积器件中分别实现了12.10%和9.32%的优异光电转换效率。
关键词： 非富勒烯受体、大面积太阳能电池、三元混合太阳能电池、非卤化溶剂、不对称烷基侧链
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过端基π-π堆积减小单重态-三重态能隙以实现高效有机光伏器件
摘要： 为提高有机太阳能电池的功率转换效率，必须同时增强光吸收并减少能量损失。最低单重态（S1）和三重态（T1）激发态的能量都需接近电荷转移态，以降低激子解离和三重态复合过程中的能量损失。同时，降低S1能量可拓宽光吸收范围。因此，缩小单重态-三重态能隙（ΔEST）至关重要，特别是对于决定器件T1能量的窄带隙材料。虽然最大化分子内推拉效应能大幅减小ΔEST，但必然导致振荡强度减弱和光吸收降低。研究发现，由于适度的推拉效应，当前最先进的A-D-A型小分子受体（ITIC、IT-4F和Y6）具有较大的振荡强度（≈3）和适中的ΔEST（0.4-0.5 eV）。值得注意的是，薄膜中常见的端基π-π堆积可使S1能量显著降低近0.1 eV，而T1能量几乎不变。所实现的ΔEST减小对有效抑制三重态复合并获得较小的激子解离驱动力至关重要。因此，端基π-π堆积是实现高效有机光伏器件低能量损失与高效光吸收的有效途径。
关键词： 能量损失、三重态复合、分子堆积、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于非富勒烯受体的高灵敏度可见-近红外有机光电探测器
摘要： 我们展示了一种高灵敏度溶液法制备的有机光电探测器(OPD)，其具有从可见光到近红外(NIR)的宽带响应和优异的整体器件性能。该OPD由宽带隙聚合物给体与新型全稠环小分子电子受体（具有给体-受体-给体结构）共混制成，该受体展现出较高且平衡的空穴/电子迁移率，允许使用更厚的光活性层（约300纳米）。结合优化的倒置器件结构，OPD在-1V偏压下的暗电流密度被抑制至(8.3±5.5)×10^-10安培/平方厘米的超低水平，直接探测弱光强度的能力低至0.24皮瓦/平方厘米——这两项指标均为OPD报道的最低值。得益于倒置结构实现的低散粒噪声和器件高并联电阻带来的低热噪声，所得OPD在350-950纳米（紫外-可见-近红外）范围内呈现光谱平坦的光响应，在800-900纳米处获得最大比探测率(2.1±0.1)×10^13琼斯，这是迄今报道的NIR OPD最佳结果之一，代表着用于弱光信号检测的高灵敏度探测器。此外，该OPD具有30千赫兹的宽频带、约12-14微秒的快速时间响应以及106分贝的大线性动态范围。
关键词： 暗电流密度、比探测率、非富勒烯受体、弱光信号检测、有机光电探测器
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于萘并二噻吩的高性能聚合物太阳能电池非富勒烯受体，具有较小能量损失
摘要： 基于萘并二噻吩的高性能聚合物太阳能电池非富勒烯受体，具有较小的能量损失
关键词： 能量损失、分子内非共价相互作用、非富勒烯受体、有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
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氯化有机光伏材料的最新进展
摘要： 过去几年，新型材料的发展推动有机光伏（OPV）电池的功率转换效率（PCE）快速提升至超过17%，显示出该技术短期内商业化的巨大潜力。当前阶段，同时具备高性能和低成本的新材料设计至关重要。氯化材料正成为具有极高PCE的新星，开创了取代最流行的氟化材料的分子设计趋势。例如，通过使用氯化非富勒烯受体，我们最近实现了单结OPV电池17%的创纪录PCE。基于最新进展，本文聚焦氯化OPV材料，旨在为后续分子设计提供指导。
关键词： 氯化材料、有机光伏电池、功率转换效率、非富勒烯受体、分子设计
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有窄带隙非富勒烯受体和富勒烯添加剂的高效光稳定三元有机太阳能电池
摘要： 分子设计领域的最新突破使非富勒烯受体（NFA）有机太阳能电池（OSC）实现了超过15%的卓越功率转换效率（PCE）。然而，尽管取得如此前景广阔的进展，OSC在实际工作条件下的稳定性不足仍是实现其实际应用必须克服的突出问题。本研究通过在窄带隙NFA基体异质结纳米复合材料（PTB7-Th:IEICO-4F）中引入少量富勒烯（PC71BM），开发出同时提升效率和光稳定性的多功能三元光活性体系——该方案使PCE提升至10.55%，并显著延长了器件寿命，在连续光照500小时后仍保持约80%的初始效率。基于组分材料的能级与表面能特性，级联能量排列促进了无陷阱电子转移。PTB7-Th/PC71BM界面形成的能量势垒有效抑制了PTB7-Th中空穴与IEICO-4F中电子的复合。此外，微量PC71BM优化了IEICO-4F的分子堆积与取向，从而增强电子迁移率并实现平衡的电荷传输。瞬态吸收光谱研究表明，该三元共混体系能有效抑制电荷复合过程的发展。
关键词： 光稳定性、非富勒烯受体、功率转换效率、有机太阳能电池、三元共混物
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于噻吩并[2,3-f]苯并呋喃的给体-受体聚合物用于无富勒烯太阳能电池
摘要： 设计并合成了一种基于噻吩并[2,3-f]苯并呋喃（TBF）且带有十四烷基噻吩侧链的给体-受体（D-A）型聚合物PTBFDO-BDD。研究人员考察了该新型聚合物的光学、电化学、光伏性能及器件活性层形貌特性。当采用氧化铟锡（ITO）/聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）/PTBFDO-BDD:ITIC/PDINO/铝结构时，聚合物太阳能电池器件展现出7.15%的功率转换效率（PCE，AM1.5G，100 mW cm?2），其开路电压（VOC）为0.803 V，短路电流密度（JSC）为14.71 mA cm?2，填充因子（FF）为60.57%。本研究表明，噻吩并[2,3-f]苯并呋喃基共轭聚合物有望成为聚合物太阳能电池的优质给体材料。
关键词： 非富勒烯受体，聚合物太阳能电池，噻吩并[2,3-f]苯并呋喃
更新于2025-09-19 17:13:59
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苯并噻吩环取代位置对基于苯并二噻吩给体聚合物光伏性能的显著影响
摘要： 为研究取代位点对给体聚合物光伏性能的影响，我们设计合成了两种苯并噻吩环取代的苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)基共轭聚合物(PBDTBTs-BDD和PBDTTBs-BDD)。取代位点的变化对光物理性质影响较小，但对分子内π-π堆积结构、电荷传输及光伏性能具有显著影响。与苯并噻吩取代基位于2位的PBDTTBs-BDD(π-π堆积距离4.11 ?)相比，取代基位于6位的PBDTBTs-BDD展现出更小的π-π堆积间距(3.67 ?)。基于PBDTBTs-BDD器件的电荷迁移率更高且更平衡，这有利于减少自由载流子复合，从而获得更高的短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)。当使用ITIC或Y6作为非富勒烯受体时，PBDTBTs-BDD器件分别实现了7.76%和12.07%的光电转换效率(PCE)，均高于PBDTTBs-BDD器件(5.04%和5.81%)。本研究表明通过侧链结构的微小修饰可显著调控给体聚合物的光伏性能。
关键词： 苯并噻吩、给体聚合物、光伏性能、功率转换效率、非富勒烯受体
更新于2025-09-19 17:13:59