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通过非正交溶剂顺序加工实现全聚合物太阳能电池中的最佳体异质结
摘要： 开发高效全聚合物太阳能电池（all-PSCs）因传统共混浇铸法（BC）导致的不良形貌问题始终是长期挑战。本研究首次采用非正交溶剂序贯加工法（SP）简易制备全-PSCs：以高结晶性聚合物给体PBDB-T构建有序底层薄膜，同时选用新型聚合物FPDI-BT1作为受体，在二次沉积过程中嵌入PBDB-T的非晶或半结晶区域。通过调控FPDI-BT1加工的溶剂配比，无需后续处理即可简易获得类体异质结构型（而非传统双层器件）。SP器件实现了7.15%的超高功率转换效率，较BC对照器件（3.57%）提升逾两倍。结果表明SP是制备具有活性层可调构型高性能全-PSCs的有效策略。
关键词： 苝二酰亚胺，非富勒烯受体，顺序加工，全聚合物太阳能电池，形貌控制
更新于2025-09-19 17:13:59
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全溶液法制备的无蒸发非富勒烯柔性有机太阳能电池?？?
摘要： 为确保下一代能量收集有机太阳能电池（OSC）从实验室到产业的顺利转化，必须开发可在连续卷对卷工艺中生产的柔性OSC?？?，并采用全溶液加工工艺。本研究新设计合成了基于非富勒烯受体（NFA）的给体聚合物SMD2，用于连续制备高性能柔性OSC?？椤Ｍ?，通过名为"ProcessOne"的全溶液工艺，在倒置结构中应用了多功能空穴传输层（HTL）——WO3/HTL双层结构。这种给体三元共聚物SMD2具有较深的最高占据分子轨道（HOMO）能级，在无需任何预处理/后处理的情况下，凭借其与NFA之间结晶度与相容性的最佳平衡，实现了11.3%的功率转换效率（PCE）。此外，多功能HTL的引入有效补偿了因NFA基体异质结层深HOMO能级与溶液加工HTL之间能级失配导致的开路电压（VOC）下降。同时，多功能HTL的整合显著提升了"ProcessOne"工艺所需的紫外照射光稳定性。最终，通过这些方法的协同效应，在工业生产线上制备的柔性OSC?？樵?0 cm2活性面积上实现了5.25%的PCE（Pmax = 419.6 mW）。
关键词： 卷对卷工艺、全溶液法、柔性?？椤⒎歉焕障┦芴濉⒂谢裟艿绯?
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于高效n型硅太阳能电池的隧道氧化层钝化电子接触与钝化空穴接触的非晶硅层
摘要： 由宽带隙聚合物给体和非富勒烯受体（NFA）组成的有机光伏器件（OPVs）因能有效克服富勒烯基OPVs在效率和稳定性方面的缺陷而备受关注。其中非富勒烯受体ITIC不仅展现出优异的功率转换效率，还具有可控的溶解性、吸收特性、结晶度及能级结构。因此，通过开发适配ITIC基OPVs的聚合物给体可实现高效器件制备。本研究合成的聚合物给体PBDTT-8ttTPD以烷基噻吩[3,2-b]噻吩为π桥、噻吩[3,4-c]吡咯-4,6(5H)-二酮（ttTPD）为受体单元，在700 nm附近呈现尖锐吸收峰边并具有强吸收特性?；旌媳∧ぶ懈貌牧系母呖昭ㄇㄒ坡视朊娉馊∠虻木酆衔锝峁?，使其成为NFA基OPVs的理想给体候选。值得注意的是，面朝外优选聚合物给体的分子量对NFA器件功率转换效率（PCE）具有决定性影响——高分子量能优化混合薄膜的π-π堆叠有序度、吸收性能及纳米形貌，使器件PCE从富勒烯基OPV的7.86%显著提升至11.05%（原5.76%）。
关键词： 有机光伏、非富勒烯受体、分子量、基于TPD的聚合物、宽带隙给体聚合物
更新于2025-09-19 17:13:59
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含烷硫基和二甲氧基噻吩基团的非富勒烯受体用于制备高性能三元有机太阳能电池
摘要： 本文报道了一种具有烷基噻吩侧链和二甲氧基噻吩桥接单元的A-D-A型非富勒烯受体（命名为IDTS-4F）。采用烷基噻吩基团至关重要，因为硫原子的引入可使分子最高占据分子轨道（HOMO）能级略微下移，从而使IDTS-4F与最先进的给体聚合物PM6（或PM7）相匹配。与常规非富勒烯受体IT-4F相比，IDTS-4F分子具有更小的光学带隙和更高的最低未占据分子轨道（LUMO）能级，这有利于提高器件的开路电压（Voc）和短路电流密度（Jsc）。研究人员制备了基于IDTS-4F的非富勒烯有机太阳能电池器件。虽然基于IDTS-4F的二元器件填充因子（FF，70%）较低，但通过掺入0.2份IDTS-4F和0.8份IT-4F（以PM6为给体聚合物）形成的三元器件，在保持IT-4F体系高FF（77%）的同时，能同时实现更高的Voc和Jsc。形貌表征表明，加入结晶性IDTS-4F后形成了均匀的薄膜形貌，相纯度和结晶度大幅提高，相畴尺寸减小，同时IT-4F体系的电子/空穴迁移率和复合损失均保持不变。
关键词： 聚合物太阳能电池、非富勒烯受体、无富勒烯、有机太阳能电池、三元太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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界面增强型有机太阳能电池，外推T80寿命超过20年
摘要： 基于新型给体与非富勒烯受体（NFA）的有机太阳能电池（OSC）功率转换效率（PCE）近期取得进展后，提升这类体系的稳定性已成为其实际应用最关键的问题。本文报道了一种高效且高度稳定的OSC，该器件采用新型聚合物给体与非富勒烯受体体系。基于倒置器件结构，利用自组装富勒烯单分子层（C60-SAM）作为阴极修饰层，该高效稳定的OSC由聚合物给体聚[4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-3-氟噻吩[3,4-b]噻吩-2-甲酸酯]（PTB7-Th）和非富勒烯受体(2,2'-((2Z,2'Z)-(((4,4,9,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-并四噻吩并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2,7-二基)双(4-((2-乙基己基)氧基)噻吩-5,2-二基))双(甲亚基))双(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))双丙二腈)（IEICO-4F）组成，展现出10%的PCE。在等效单太阳光照下，其外推T80寿命（性能衰减至初始值80%所需时间）达到34,000小时。根据中国年均1500 kWh/(m2·年)的太阳辐照量估算，该OSC潜在使用寿命可达22年。进一步研究发现，C60-SAM修饰通过降低底层ZnO电子传输层表面能并抑制陷阱辅助复合，稳定了OSC活性层形貌从而提升光稳定性。本研究为开发高稳定性的非富勒烯基OSC确立了重要指导原则，为OSC技术商业化铺平了道路。
关键词： 层间改性、非富勒烯受体、光稳定性、绿色溶剂、有机太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于新型"Y系列"非富勒烯受体（具有不对称缺电子核）的高效有机太阳能电池
摘要： 本文设计并合成了一种新型"Y系列"非富勒烯受体Y21，其具有不对称缺电子核（DA'D）结构，并以氟代二氰基乙烯衍生物作为侧链基团，适用于有机太阳能电池应用。与传统"Y系列"受体完全C2对称的结构不同，Y21的吸电子单元（A'）偏离DA'D中心位置，形成不对称分子构型?；赑M6:Y21的光伏器件实现了24.9 mA cm-2的高短路电流密度（Jsc）和15.4%的功率转换效率（PCE）。本研究为调控"Y系列"非富勒烯受体的光电性能提供了新途径。
关键词： 非富勒烯受体，Y系列，不对称缺电子核，有机太阳能电池，光伏性能
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过掺杂诱导形成稳定界面实现高效且稳定性增强的有机光伏器件
摘要： 柔性有机光伏器件（OPVs）是可穿戴电子设备的理想电源。然而，要在多种应力条件下同时实现高效率与良好稳定性仍具挑战。本研究通过单步退火处理，成功制备出基于非富勒烯共混体系的高效（效率达13.2%）且稳定的OPVs。器件在90°C退火后性能急剧下降，但在150°C退火后完全恢复。玻璃封装的退火OPVs展现出优异的环境稳定性：在常温暗态条件下存放4,736小时后效率仅损失4.8%，估算初始功率转换效率80%（T80）的寿命超过20,750小时；在85°C/30%相对湿度下T80寿命达1,050小时。这种环境稳定性源于供体/受体共混物稳定形貌与掺杂诱导的热稳定界面的协同效应。此外，超柔性OPVs及微型模组在保持高效稳定的同时具备优异机械耐久性，长期运行能力突出，为未来自供电可穿戴电子设备提供了广阔前景。
关键词： 非富勒烯受体、环境稳定性、超柔性器件、有机光伏、高效率
更新于2025-09-19 17:13:59
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以SubPc为非富勒烯受体的全色有机光电探测器
摘要： 采用酞菁铅（PbPc）/亚酞菁硼（SubPc）平面异质结制备了全色有机光电探测器，其中PbPc和SubPc分别作为给体和非富勒烯受体。PbPc的主要吸收带位于紫外（UV）和近红外（NIR）区域，而SubPc的吸收带位于可见光区域。因此，优化后的器件展现出从紫外到近红外的宽波段响应，在约590 nm波长处外量子效率达到10.9%，这归因于PbPc和SubPc中光生激子的同步解离。此外，该器件在350至950 nm波长范围内还表现出高于10^10琼斯（Jones）的探测率。
关键词： 全色光电探测器，近红外，非富勒烯受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于PCE11的聚合物太阳能电池通过室温加工实现超过13%的高效率
摘要： 随着新型非富勒烯受体（NFA）的出现与快速发展，体异质结聚合物太阳能电池（BHJ-PSCs）已实现超过16%的高光电转换效率（PCE）?？⒅票父咝阅芎衲SCs的有效方法对满足未来卷对卷商业化生产需求至关重要。作为最具前景的温敏聚集（TDA）给体材料，高结晶性的PffBT4T-2OD（PCE11）虽能在高膜厚下获得优异性能，但其需要高温加工条件，不利于大面积PSCs的实际生产。我们设计了含不同侧链的NFA分子ZITI-N-CH3、ZITI-N-C8H17和ZITI-N-EH。由于TDA聚合物PffBT4T-2OD与ZITI-N-R具有优异相容性，器件可在室温下制备：基于ZITI-N-CH3的PSC实现8.78%的中等PCE，基于ZITI-N-C8H17的PSC达到12.13%的高PCE，而基于ZITI-N-EH的PSC则获得13.07%的卓越PCE——这归因于PffBT4T-2OD:ZITI-N-EH共混物具有最小相畴尺寸和最高结晶度。该13.07%的PCE是TDA聚合物基PSCs中的最高值，且在200 nm高膜厚下仍能保持12.35%的效率。本研究为温和加工条件下开发高性能厚膜TDA聚合物基非富勒烯PSCs提供了重要指导。
关键词： 温度依赖性聚集、室温加工、聚合物太阳能电池、高效率、非富勒烯受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过体异质结n型掺杂实现17.1%效率的单结有机太阳能电池
摘要： 分子掺杂常用于调控有机半导体的（光）电学性能。然而尽管应用灵活，其在有机光伏器件（OPVs）中的使用仍局限于p型掺杂剂。为调控OPVs体异质结（BHJ）内的电荷传输，本研究将n型掺杂剂苄基紫精（BV）引入由给体聚合物PM6与小分子受体IT-4F构成的BHJ体系。当添加0.004 wt% BV时，电池功率转换效率（PCE）从13.2%提升至14.4%。通过对光活性材料及器件的分析发现，BV同时发挥着n型掺杂剂与BHJ微结构调节剂的双重作用。在最佳BV浓度下，这些协同效应使空穴与电子迁移率达到平衡，提高了吸收系数及BHJ内的载流子密度，同时显著延长了器件储存寿命。该n型掺杂策略应用于另外五种BHJ体系均获得类似显著的性能提升。特别值得注意的是，基于三元共混物PM6:Y6:PC71BM:BV(0.004 wt%)的OPVs实现了17.1%的最高PCE。n型掺杂策略的有效性凸显了电子传输问题是NFA基OPVs的关键挑战。
关键词： 非富勒烯受体、分子掺杂、添加剂、有机光伏技术
更新于2025-09-19 17:13:59