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通过优化给体和受体相中的单个纳米结构，实现高效四元有机太阳能电池
摘要： 富勒烯衍生物（PC71BM）和高结晶性分子（DR3TBDTT）被引入基于PTB7-Th:FOIC的有机太阳能电池（OSCs）中，共同构建经过纳米结构优化的四元共混体系。PC71BM作为分子调节剂和相修饰剂，促进FOIC形成"头对头"分子堆积并中和过量FOIC晶粒。FOIC与PC71BM的混合形成了多尺度修饰形貌，而DR3TBDTT分散于PTB7-Th基质中以增强给体结晶度并提高畴纯度。形貌表征凸显了给体与受体独立优化纳米结构的重要性，这有助于实现高效的空穴和电子传输，从而提升载流子迁移率并抑制非辐射复合。由此，四元器件实现了13.51%的功率转换效率，比二元器件（PTB7-Th:FOIC）提高了16%。本研究表明，采用四元策略同步优化给体和受体相是实现高效有机太阳能电池的可行途径。
关键词： 载流子动力学、四元有机太阳能电池、层级形貌优化、富勒烯、非富勒烯
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于高效全小分子有机太阳能电池的二氟代寡噻吩：氟取代位置异构效应对性能变化的影响
摘要： 合成了三种含罗丹宁侧基并五噻吩结构的对称二氟代有机半导体（即D5T2F-P、D5T2F-S和D5T2F-T），并将其作为给体材料与小分子受体2,2'-((2Z,2'Z)-((4,4,9,9-四己基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2,7-二基)双(甲亚基))双(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))二丙二腈（IDIC-4F）制备全小分子有机太阳能电池（ASM-OSCs）。给体分子共轭主链上氟原子（-F）的不同取代位置导致材料呈现各异的物理与光伏特性。三种异构体中，中心氟代的D5T2F-P表现出红移的吸收光谱、下移的最高占据分子轨道（HOMO）能级以及与IDIC-4F在共混膜中更优的相容性，这些特性共同带来卓越的器件性能?；贒5T2F-P:IDIC-4F的ASM-OSCs功率转换效率（PCE）高达9.36%，开路电压（VOC）为0.86 V，短路电流密度（JSC）为16.94 mA/cm2；而D5T2F-S（6.11%）和D5T2F-T（5.42%）的效率显著较低。相比之下，相同条件下制备的非氟代类似物DRCN5T基ASM-OSC性能较差（与IDIC-4F搭配时PCE为8.03%），证实主链氟代使PCE提升16%。据我们所知，9.36%的PCE是目前文献报道的寡聚噻吩基ASM-OSCs最高效率值之一。
关键词： 有机太阳能电池、结合能、小分子给体、氟化、非富勒烯
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用含四价胺端基侧链共轭聚电解质的聚合物太阳能电池
摘要： 基于苯并三唑（BT）与四价胺端侧链及苯并噻二唑（BTz）共轭交替重复单元的共轭聚电解质（命名为PBTBTz-TMAI）被首次设计合成。研究人员采用该材料作为阴极界面层，分别制备了富勒烯基与非富勒烯基聚合物太阳能电池。结果显示：以PTB7:PC71BM为活性层的富勒烯单结器件和以PBDB-T:ITIC为活性层的非富勒烯单结器件分别实现了8.4%和10.5%的光电转换效率。性能提升归因于活性层与PBTBTz-TMAI之间适宜的能级匹配，以及活性层向阴极的高效电子传输。
关键词： 阴极中间层、非富勒烯、四价胺端基、共轭聚电解质、聚合物太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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有机太阳能电池中P3HT/非富勒烯界面多重电荷转移机制的理论研究
摘要： 近年来，基于聚（3-己基噻吩）（P3HT）的有机太阳能电池（OSCs）因其易于生产、低成本和可大面积制备的特性得到了发展。然而，在P3HT基OSCs中，比PC61BM具有更高功率转换效率（PCE）的非富勒烯受体研究较少。本工作深入分析了激发态，以探究高性能P3HT/非富勒烯体系的特殊性。研究发现存在多种电荷转移（CT）机制，包括分子间电?。↖EF）、热CT态和CT态的直接激发，这表明这些P3HT/非富勒烯界面存在更有利的CT路径。相应地，对所有研究的给体/受体界面的电荷转移速率计算进一步验证了多种CT路径的积极作用。此外，首次发现有趣的弗伦克尔-CT混合态与这些P3HT/非富勒烯体系中给体和受体更强的静电表面势（ESP）差异相关，这可能为高效OSCs的设计提供策略。
关键词： 非富勒烯，分子间电场（IEF），聚3-己基噻吩（P3HT），混合弗伦克尔-电荷转移态，电荷转移（CT）机制，有机太阳能电池（OSCs）
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于混合受体的高效且机械鲁棒的超柔性有机太阳能电池
摘要： 报道了一种同时提高超柔性有机太阳能电池光电转换效率（PCE）和机械稳定性的简易策略。通过使用富勒烯/非富勒烯混合受体，3毫米厚的超柔性有机太阳能电池实现了13%的光电转换效率（认证值为12.3%），在经历1000次弯曲循环后仍保持97%的效率，在1000次压缩-拉伸循环后保持89%的效率。
关键词： 混合受体、富勒烯、机械稳定性、非富勒烯、超柔性有机太阳能电池、功率转换效率
更新于2025-09-12 10:27:22
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探索二碘辛烷与PEDOT-PSS电极之间的化学相互作用，用于无金属电极的非富勒烯有机太阳能电池
摘要： 无需金属电极且具有可印刷顶电极的有机太阳能电池有助于实现光伏发电低成本化?？捎∷⒌缂牖钚圆阒涞南嗷プ饔枚云骷阅苤凉刂匾?。本研究报道了可印刷聚合物电极聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)与活性层常用添加剂1,8-二碘辛烷(DIO)之间的化学相互作用。在PEDOT:PSS的酸性条件下，DIO可转化为HI，该HI会化学还原PEDOT:PSS并使其在800-1100 nm波长处出现吸收带。通过淀粉变色验证了I2的生成。该反应导致其功函数降低，阻碍了空穴的有效收集。我们提出通过在初始活性层与PEDOT:PSS电极之间插入不含DIO的超薄(15 nm)活性层来规避这种有害相互作用。最终实现了10.1%光电转换效率的无金属电极非富勒烯有机太阳能电池。
关键词： PEDOT:PSS、1,8-二碘辛烷、化学相互作用、水转印、有机太阳能电池、非富勒烯
更新于2025-09-12 10:27:22
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高效有机光伏材料的构建基石：后富勒烯ITIC体系中的分子、晶体与电子特性相互作用
摘要： 精确的单晶X射线衍射数据为比较和对照体异质结光伏小分子受体结构与堆积的原子级细节提供了独特机会，同时也为计算电子结构和电荷传输分析奠定了重要基础。本文报道了能实现迄今最高效率有机太阳能电池的n型半导体——3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC)及其七种衍生物（包括三种新晶体结构：3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-丙基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC-C3)、3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(3-己基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(m-ITIC-C6)和3,9-双(2-亚甲基-((3-(1,1-二氰亚甲基)-6,7-二氟)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-丁基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC-C4-4F)）的衍射晶体结构与计算分析。IDTT受体通常以π-π间距3.28-3.95 ?的面对面方式堆积，同时观察到S?π相互作用短至3.21-3.24 ?的边对面堆积。此外，ITIC端基种类和侧链取代基会影响非共价相互作用（如氢键、π-π）的性质与强度，从而与晶体堆积模式、电子结构和电荷传输性质相关联。密度泛函理论(DFT)计算揭示了较大的最近邻分子间π-π电子耦合(5.85-56.8 meV)，并将能带结构性质与单晶中的色散相互作用及核-端基极化效应相关联。总体而言，这项结合实验与理论的研究揭示了茚并二噻吩二噻吩(IDTT)受体晶体工程策略的关键见解，以及高效富勒烯后小分子受体的通用设计规则。
关键词： 密度泛函计算、晶体结构、非富勒烯、分子建模、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于硫族元素融合苝二酰亚胺的非富勒烯受体用于高性能有机太阳能电池：O、S和Se效应的深入研究
摘要： 通过氧（O）、硫（S）和硒（Se）环化连接的三种苝二酰亚胺四聚体（分别命名为SF-4PDI-O、SF-4PDI-S和SF-4PDI-Se）被设计合成，并与聚合物给体PDBT-T1配对构建有机太阳能电池（OSCs）。研究详细探讨了杂原子对光电特性、化学几何结构、电荷传输、活性层形貌及光伏性能的影响。这些PDI受体具有相似的吸收光谱；而随着杂原子从O变为S再至Se（电负性逐渐减弱），其最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）能级同步上移。与PDBT-T1搭配时，SF-4PDI-O实现了8.904%的卓越功率转换效率（PCE）及0.706的高填充因子（FF），性能优于其S环化和Se环化对应物。PDBT-T1:SF-4PDI-O体系的优越性体现在更强的结晶度、更平衡的载流子迁移率、更弱的双分子复合效应，以及更高效的电荷转移与收集。这些成果为通过氧修饰策略开发高性能PDI受体提供了重要启示。
关键词： 硫属元素、非富勒烯、有机太阳能电池、苝二酰亚胺、小分子受体
更新于2025-09-11 14:15:04