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高介电常数ITIC-OE受体非富勒烯有机太阳能电池的数值模拟
摘要： 有机半导体较低的介电常数一直是限制有机光伏性能的关键因素。采用高介电常数受体的非富勒烯受体体异质结（NFA-BHJ）有机太阳能电池正受到广泛关注。目前尚未有针对高介电常数受体NFA-BHJ有机太阳能电池的模拟研究来分析不同材料参数对器件性能的影响。本研究对传统结构的NFA-BHJ器件进行了全面建模：以聚[(2,6-(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b]二噻吩)-共-(1,3-二(5-噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)苯并[1,2-c:4,5-c]二噻吩-4,8-二酮)](PBDB-T)为聚合物给体，以含寡聚乙撑侧链的非富勒烯受体(3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰基亚甲基)-茚酮)-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩并[2,3-d:2,3-d]-s-茚并[1,2-b:5,6-b]二噻吩))(ITIC-OE)为受体。我们详细分析了工艺参数对电池性能的影响，并优化器件特性以提高效率。通过SCAPS 1D程序进行数值模拟，并通过与文献测量数据对比验证了模拟结果的有效性。器件参数优化后获得显著提升的性能指标：开路电压0.9562 V，短路电流密度mA/cm2，填充因子69.75%，光电转换效率11%。该结果为未来开发高介电常数受体的NFA-BHJ有机太阳能电池提供了积极依据。
关键词： 数值模拟，非富勒烯受体体异质结，高介电常数，ITIC-OE受体，有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
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聚合物太阳能电池本征光降解及其机理：非富勒烯受体的关键作用
摘要： 近年来，基于非富勒烯受体(NFAs)的聚合物太阳能电池(PSCs)性能显著提升，但此类器件的稳定性仍不足以满足实际应用需求。本研究探究了NFAs对PSC长期稳定性的影响，发现高性能PBDB-T:ITIC太阳能电池在1倍太阳光照射测试中表现出远低于PTB7:PC71BM器件的稳定性——与初始性能相比，PTB7:PCBM基太阳能电池在4000小时内性能保持率超过60%，而PBDB-T:ITIC基器件在1000小时后性能衰减至五分之一。研究表明，ITIC基PSCs光稳定性差的原因在于ZnO/活性层界面处的ITIC易发生光催化分解反应；这种不稳定性源于ITIC的乙烯基化学活性高于有机活性材料中稳定的芳香单元。ITIC的分解导致邻近ZnO的活性材料电子传输性能退化，进而引发严重的老化衰减，使光照条件下的填充因子(FF)和开路电压(VOC)持续降低。因此，开发由化学稳定结构单元构成的本征稳定有机材料，对实现高效稳定的PSCs至关重要。
关键词： 聚合物太阳能电池、光催化反应、非富勒烯受体、光稳定性、ITIC
更新于2025-09-11 14:15:04