- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
加工条件对P3HT薄膜添加剂DISC图案化的影响
摘要： 在亚微米尺度上开发半导体聚合物器件图案化方法具有重要需求。掺杂诱导溶解控制（DISC）图案化是一种新近发表的半导体聚合物图案化方法，已实现亚微米级分辨率。该方法通过向共轭聚合物中依次添加分子掺杂剂（此处为2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷(F4TCNQ)）发挥作用：掺杂区域的保护共轭聚合物免于溶解，而未掺杂区域则使聚合物溶解到溶液中。本研究探究了影响图案分辨率的关键因素，确定聚合物初始结晶度（本文采用聚(3-己基噻吩)(P3HT)）和显影溶剂质量是两个决定性要素。研究发现掺杂剂在高度结晶的P3HT薄膜中比非晶薄膜更易扩散，且掺杂剂扩散会降低图案保真度；同时显影溶剂的选择会影响图案保真度及掺杂剂在图案化聚合物域内的分布。最终证实，使用在P3HT薄膜中扩散速度慢于F4TCNQ的掺杂剂可实现更高保真度的薄膜图案化。这些发现共同为优化任意聚合物/掺杂剂组合的加法型DISC图案化提供了路线图。
关键词： 结晶度、半导体聚合物、显影溶剂、图案保真度、P3HT、DISC图案化、F4TCNQ
更新于2025-11-21 11:08:12
-
通过喷涂或旋涂法沉积的ZnO/P3HT/P3HT-b-PEO混合薄膜的形貌调控
摘要： 氧化锌（ZnO）与聚(3-己基噻吩-2,5-二基)（P3HT）的混合薄膜在混合体异质结太阳能电池（HBSCs）应用中展现出良好特性。然而ZnO与P3HT的不相容性可能导致界面面积减小，从而降低激子分离概率并最终削弱电池效率。本研究引入二嵌段共聚物P3HT-b-聚环氧乙烷（PEO）来改善ZnO与P3HT的界面。通过嵌段共聚物辅助溶胶-凝胶法合成ZnO，并将所用锌前驱体直接掺入PEO嵌段中，从而减少无机与有机组分的团聚可能性并确保良好混合效果。采用喷雾与旋涂两种沉积方法制备样品，通过扫描电子显微镜（SEM）和飞行时间掠入射小角中子散射（TOF-GISANS）对所得薄膜结构进行对比研究。表面与内部形貌分析表明：旋涂样品比喷涂样品具有更小且分布更均匀的畴区尺寸。鉴于旋涂在大规模生产中的优势，通过调节薄膜中ZnO重量分数对喷涂样品形貌进行更精细调控。随着ZnO含量降低，喷涂混合薄膜呈现更小畴区与更少团聚现象。这说明沉积方法与ZnO/P3HT/P3HT-b-PEO混合薄膜的组分比例对薄膜形貌具有重要影响，从而为未来提升HBSCs性能提供关键依据。
关键词： 喷涂涂层、形貌、旋涂、ZnO/P3HT/P3HT-b-PEO、飞行时间掠入射小角中子散射
更新于2025-11-14 15:19:41
-
通过原位广角X射线散射研究P3HT:PCBM薄膜在溶剂蒸汽退火过程中溶剂质量依赖的结晶行为对比
摘要： 我们通过原位广角X射线散射（GIWAXS）结合多种基底能量，系统研究了多种溶剂特性（沸点、蒸气压以及P3HT与PCBM的溶解度）对共混薄膜中P3HT和PCBM晶体生长动力学的影响。在密闭腔室中对经不同溶剂（邻二氯苯(DCB)、邻二甲苯、四氢噻吩(THT)、甲苯、苯、四氢呋喃(THF)和二硫化碳(CS2)）饱和处理的溶剂蒸汽退火(SVA) P3HT:PCBM薄膜进行了实时观测。研究发现，P3HT与PCBM晶体的结构生长与溶解动力学主要取决于溶剂的物理特性及其对两者的相对溶解度。退火后薄膜形貌呈现PCBM富集特征，且溶剂蒸汽饱和空气界面处偶发结晶现象。特别值得注意的是，采用THF制膜后退火时，PCBM在薄膜表面形成了高度有序的晶体结构——这种具有高蒸气压且对P3HT/PCBM溶解度相对较低的溶剂产生了显著影响。而蒸气压极高的CS2则因溶剂在显著结晶前即快速挥发，导致结晶度最低。我们运用原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)对所有退火样品进行了表征：AFM揭示了溶剂退火使空气表面P3HT与PCBM畴区形貌粗化的特征；UV-Vis显示退火后薄膜普遍存在π-π堆叠导致的链内电子离域增强和链间电子跃迁增加，表明共轭链排列更有序且共轭长度增加；XPS分析证实聚合物-空气界面的SVA处理显著改变了P3HT单体与PCBM的比例。相较于DCB铸膜的原样，所有经SVA处理的空气表面均呈现PCBM富集程度提高的特征。
关键词： P3HT、GIWAXS、形貌
更新于2025-09-23 15:23:52
-
由P3HT和PCBM稳定水分散体制备的催化纳米粒子薄膜的光阴极析氢反应
摘要： 在由聚(3-己基噻吩)纳米颗粒(npP3HT)和苯基-C61-丁酸甲酯纳米颗粒(npPCBM)组成的光阴极上实现了光辅助析氢反应，其表面沉积了超低负载量的铂纳米颗粒。这两种纳米颗粒分别采用头基极性相反的表面活性剂通过微乳液法独立制备。不含有机溶剂的水分散体npP3HT:npPCBM被均匀涂覆在ITO玻璃上，形成不溶于水的体异质结薄膜。通过光电化学方法在ITO/npP3HT:npPCBM光阴极上沉积铂，发现其优先在PCBM纳米颗粒上成核。ITO/npP3HT:npPCBM/Pt光阴极在0.0 VSHE电位下接受100 mW/cm2可见光照射时产生65 μA/cm2的光电流并释放氢气。使用npP3HT:npPCBM制备的电极所观测到的光电流是采用P3HT与PCBM紧密混合纳米颗粒制备的类似光阴极的两倍，且起始电位正移约0.4 V。鉴于该光电极的简易性——即由水溶液制备且无需真空沉积电荷传输层和?；つさ缺∧ぁ庑┙峁谢獾缁骷拇蠊婺：铣商峁┝肆钊斯奈璧囊谰荨?
关键词： 聚合物纳米粒子，光电化学，P3HT:PCBM体异质结，太阳能制氢，有机半导体，微乳液
更新于2025-09-23 15:23:52
-
通过P3HT链在溶液中的振动诱导聚集调控电子给体/受体组装体的电荷转移
摘要： 本报告开发了一个测试平台，用于探究模型电子给体/受体体系中的电荷转移情况。通过采用传输线法（TLM），利用金属氧化物/有机半导体/金属氧化物结构中的接触电阻来研究电荷转移速率。选用掺铝氧化锌（AZO）薄膜作为源极和漏极电极。通过对溶液中的聚（3-己基噻吩）（P3HT）聚合物链进行振动诱导聚集（VIA）处理，系统改变有机半导体的分子有序性，以此探究与AZO（受体）接触的P3HT（给体）分子有序性对电子给体（P3HT）/受体（AZO）界面电荷转移的影响——该界面特性对光电器件性能起决定性作用。TLM测试显示，经VIA处理的P3HT薄膜使接触电阻降低，证实了该给体/受体界面电荷转移增强。理论预测表明，相比AZO/原始P3HT/AZO结构，AZO/超声处理P3HT/AZO界面因P3HT在界面附近具有更高的载流子迁移率，并能阻碍空穴从P3HT向AZO电极的反向注入，从而实现更高效的电荷转移。通过改变超声时间调控P3HT聚合物链的VIA程度，对比不同VIA程度的AZO/P3HT接触电阻，验证了VIA处理对电子给体/受体界面电荷转移的影响。本研究证明，改善聚合物链的结构排列可提升界面电荷转移效率。
关键词： 超声处理，电荷转移，P3HT
更新于2025-09-23 15:23:52
-
通过引入噻吩增强紫精的电致变色性能：迈向全有机柔性器件的一步
摘要： 采用乙基紫精（EV）和聚3-己基噻吩（P3HT）这两种有机材料构建全有机电致变色器件具有可行性——它们作为互补电致变色对可实现颜色切换。夹在镀铟锡氧化物玻璃基板之间的EV-P3HT层在施加1.4V偏压时呈现栗色与蓝色间的切换。通过紫外-可见光谱和拉曼光谱研究了该颜色切换机制。所制备器件展现出80%的光学调制率、1秒的切换时间，同时保持超过600秒的循环寿命。本报道的研究范式为柔性全有机电致变色器件的实现迈出了重要一步。
关键词： 固态器件、P3HT（聚3-己基噻吩）、乙基紫精、电致变色
更新于2025-09-23 15:22:29
-
研究有机或混合半导体加工过程中光致发光与吸收原位演变的实验装置设置
摘要： 原位测量技术在有机半导体或混合钙钛矿等新型半导体的溶液加工过程中应用日益重要，有助于理解其成膜机制。该背景下，测定光学特性（即光致发光PL与吸收）在加工过程中的演变至关重要。然而迄今为止，PL与吸收研究多相互独立，极大限制了对成膜动力学潜在机理的认知。为此我们开发了一套检测系统，可在目标薄膜溶液加工过程中同步测量完整吸收光谱与PL光谱。同时配套设计了可连接该检测系统的旋涂仪，能调控薄膜加工基底的实时温度。通过采用经典共轭聚合物P3HT进行旋涂测试验证了该技术潜力：通过关联吸收与对应PL数据，我们提取出加工过程中的PL量子产率（PLQY），发现其随基底温度升高而降低；此外在聚集过程起始前观测到显著的PL红移现象，揭示了固态薄膜形成前分子链平面化的重要性。
关键词： 光致发光、原位测量、有机半导体、混合钙钛矿、旋涂法、成膜过程、吸收光谱、P3HT
更新于2025-09-23 15:21:21
-
P3HT预聚集过程对P3HT:C60-PCBM太阳能电池性能的影响
摘要： 基于聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)与苯基-C61-丁酸甲酯(C60-PCBM)形成的体异质结是有机太阳能电池中广为人知的体系。由于此类太阳能电池的性能对活性层的加工条件极为敏感，我们重点研究了P3HT在陈化溶液中的预聚集过程——这可能是该电池体系报道效率值存在差异的原因之一。本研究系统考察了不同溶剂中P3HT:C60-PCBM混合溶液的陈化时间对光伏器件性能的影响。使用1,2-二氯苯溶解活性层制备的器件获得了最高效率值，且这些数值在溶液陈化120小时后仍保持稳定，表明溶液陈化过程不影响最终器件特性。而在氯仿和甲苯溶剂中，太阳能电池效率会随陈化过程下降。我们的加工方法有助于更好地理解P3HT:C60-PCBM层形貌与器件性能之间的关系。
关键词： 光伏电池，体异质结，P3HT:C60-PCBM太阳能电池
更新于2025-09-23 15:21:01
-
用于光伏应用的混合P3HT:PCBM/GaN纳米线/Si级联异质结
摘要： 聚(3-己基噻吩)(P3HT)和苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)是制备有机光伏器件(OPV)的常用材料。通过将无机纳米结构引入有机混合物中，可以突破OPV的效率限制。此外，将有机太阳能电池与成熟的硅光伏技术集成是最终目标。本研究采用分子束外延技术生长了直径25-50纳米、长度分别为200和500纳米的GaN纳米线，以单晶硅片作为纳米线生长的衬底。将GaN纳米结构引入P3HT:PCBM光活性层以促进P3HT:PCBM与硅之间的电荷转移。对比了含纳米线与不含纳米线的样品，结果显示纳米线的加入显著提升了光伏性能：开路电压提高72%，短路电流密度提升200%，串联电阻降低至1/50，光电转换效率提升20.7倍。光电流光谱在GaN吸收边附近出现额外峰值，对应于该区域产生的载流子；外量子效率在GaN吸收边附近也呈现峰值，表明通过形成的P3HT/GaN/Si级联异质结构成了电荷传输通道。研究提出了上述性能提升的作用机制。
关键词： 分子束外延、能量转换、P3HT、太阳能电池、PCBM、氮化镓纳米线
更新于2025-09-23 15:21:01
-
高效无掺杂聚(3-己基噻吩)空穴传输层CsPbI?Br钙钛矿太阳能电池
摘要： CsPbI2Br因其比CsPbI3更稳定的晶格结构和耐湿性，正成为钙钛矿太阳能电池（PSCs）中极具前景的全无机材料，尽管其器件性能仍远落后于后者。本研究开发并系统研究了预退火工艺，通过调控钙钛矿的成核与结晶过程来制备高质量CsPbI2Br薄膜。针对掺杂诱导的spiro-OMeTAD基器件性能急剧退化问题，特别优化了无掺杂聚(3-己基噻吩)（P3HT）基器件的预退火温度和时间。所得P3HT基器件展现出与spiro-OMeTAD基器件相当的光电转换效率（PCE），且在1300小时后仍保持超过95%的初始效率，环境稳定性显著提升。通过引入二苯胺衍生物作为缓冲层来改善CsPbI2Br与P3HT之间的能级失配，利用该缓冲层缓解开路电压损失后，实现了无掺杂P3HT基CsPbI2Br PSCs 15.50%的创纪录PCE。这些结果表明，预退火工艺配合合适的缓冲层是开发高效稳定无掺杂P3HT PSCs的有效策略。
关键词： 钙钛矿太阳能电池，无机钙钛矿，P3HT
更新于2025-09-23 15:19:57