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通过引入<scp>精心设计</scp>的聚噻吩/石墨烯复合物,提高了<scp>P3HT</scp>:<scp>PCBM</scp>光伏器件的稳定性
摘要: 研究了聚(3-己基噻吩)(P3HT)与苯基-C61-丁酸甲酯(PC71BM)太阳能电池在原始状态和改性状态下的形貌及光伏稳定性。为此,基于还原氧化石墨烯(rGO)和不同共轭聚合物设计了四种图案化/组装纳米结构:还原氧化石墨烯接枝聚(3-十二烷基噻吩)(rGO-g-PDDT)/P3HT补丁状图案、rGO-聚噻吩(GPTh)/P3HT/PC71BM纳米纤维、rGO接枝P3HT(rGO-g-P3HT)/P3HT蛋糕状图案以及超分子(聚苯胺接枝rGO/P3HT)(supra(PANI-g-rGO/P3HT))。在P3HT:PC71BM太阳能体系中,P3HT晶体中间覆盖的rGO纳米片(supra(PANI-g-rGO/P3HT))比少量覆盖(补丁状图案)和完全覆盖(蛋糕状图案)的结构表现更优。supra(PANI-g-rGO/P3HT)纳米杂化物在活性层中呈现高度相分离(均方根=0.88 nm),并展现出最高性能(光电转换效率PCE=5.74%)。所有器件在空气老化过程中光伏特性均呈下降趋势,但斜率各异,其中未改性的P3HT:PC71BM器件下降最显著(从1.77%降至0.28%)。具有最有序结构的两种超分子——蛋糕状图案(10.12 mA/cm2, 51%, 0.58 V, 2.2×10?? cm2/V·s, 4.3×10?? cm2/V·s, 0.69 nm和2.99%)与supra(PANI-g-rGO/P3HT)(12.51 mA/cm2, 57%, 0.63 V, 1.2×10?? cm2/V·s, 3.4×10?? cm2/V·s, 0.82 nm和4.49%)在空气老化一个月后仍高度保持了P3HT:PC71BM器件的形貌和光伏稳定性。综合形貌、光学、光伏及电化学结果表明,supra(PANI-g-rGO/P3HT)纳米杂化物是稳定P3HT:PC71BM太阳能电池的最佳候选材料。
关键词: 稳定性、空气老化、P3HT、超分子、PC71BM
更新于2025-09-23 15:19:57
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吸附于金表面烷基硫醇自组装单分子层上的结晶P3HT薄膜的结构与构象
摘要: 采用全原子分子动力学模拟方法,研究了在末端修饰正烷基硫醇自组装单层膜(SAM)的金(Au)基底上,头对头取向的规则排列聚(3-己基噻吩)(P3HT)晶体的结构与构象特性。选择这种边缘取向沉积方式是因为该构型具有最佳能量稳定性,且在有机薄膜晶体管中能产生最高载流子迁移率。通过详细的从头算计算获得了整体Au/SAM界面层的晶胞参数。采用全原子力场研究了Au/SAM基底上不同P3HT堆叠层数的体系,以阐明聚合物厚度对系统结构特性的影响。所有最终结构均表现出良好的稳定性和平衡性。研究不仅揭示了与SAM直接接触的P3HT晶层结构,还分析了聚合物膜深层的晶层特征。模拟结果表明,P3HT薄膜的大部分构象和堆积特性与块状结晶P3HT材料基本相似,说明其结构不受下方Au/SAM基底存在的影响。
关键词: DFT计算、半导体聚合物、分子动力学模拟、自组装单层膜、P3HT
更新于2025-09-23 15:19:57
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SnS纳米颗粒增强P3HT:PCBM太阳能电池性能
摘要: 本研究中,采用超声法合成了未掺杂和锌(Zn)掺杂的硫化锡(SnS)纳米颗粒(NPs),并将其添加至ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al聚合物太阳能电池(PSCs)的活性层。通过研究NPs对电池性能的影响,探究了其结构、光学及电学特性。X射线衍射(XRD)图谱显示NPs形成了正交晶系多晶SnS。场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像表明未掺杂与Zn掺杂SnS样品均呈现粒径小于100 nm的球形颗粒。电池光学分析显示未掺杂和Zn掺杂SnS NPs的存在使带隙减小。样品的光伏特性表征表明,在聚合物薄膜中添加NPs后器件性能较未添加时显著提升。不同浓度NPs及其结构缺陷会影响样品的电光特性。
关键词: P3HT:PCBM,聚合物太阳能电池,硫化锡纳米粒子,物理性质
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种宽带共面波导馈电天线设计:集成100%日照有机太阳能电池用于Ku波段卫星通信
摘要: 一种基于传统共面波导(CPW)馈电并与100%日照有机太阳能电池(OSC)集成的宽带共面波导馈电单极子天线被提出用于Ku波段卫星通信。该设计方案使有机太阳能电池实现100%日照覆盖,从而提升天线性能。器件结构采用Leiterplatten-Kopierfrasen(LPKF)原型印刷电路板(PCB)机加工制作,并通过矢量网络分析仪测量回波损耗。仿真结果表明,该天线可覆盖11.7至12.22 GHz的国际电信联盟(ITU)标准频段,实现了Ku波段3 GHz带宽覆盖,同时实际增益提升约6.30 dB。仿真与实验结果高度吻合,该结构特别适用于11.7至12.22 GHz(下行链路)频段的固定卫星业务(FSS)。
关键词: 共面波导馈电单极子天线,卫星通信,P3HT:PCBM,有机太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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P3HT:PCBM有机光伏组件在实际工况下的性能研究
摘要: 本研究展示了有机太阳能模块在实际太阳辐射条件下的工作特性,有助于理解限制有机器件效率的关键参数及其作用机制。通过对CSEM巴西公司生产的P3HT:PCBM活性层??榻兴蔡缪?电流曲线、暗电流曲线测试以及固定电压连续运行分析,提取出??榈刃У缏凡问òǘ鼙ズ偷缌鱅0、串联电阻RS和并联电阻RSH),并揭示不同辐射强度与温度水平对这些参数的影响。本研究采用商用有机太阳能??榭勾蠊婺;馐笛?,首次基于实际工况下的连续运行数据(涵盖多级辐射强度与温度条件),与理论模型进行对比分析。通过持续测试不仅测定了??榈娜站⒌缌浚╓h/m2),还实验证实该模块对散射辐射具有更优的转换效率。
关键词: 有机太阳能???,实际运行条件,P3HT:PCBM,性能表征,光伏
更新于2025-09-19 17:13:59
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共轭聚合物调控小分子有机半导体的形貌与电荷传输
摘要: 在本研究中,我们报道了一种通过混合共轭聚合物添加剂聚(3-己基噻吩)(P3HT)来调控溶液加工有机半导体的结晶、微观结构及电荷传输的有效方法。当以6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS并五苯)作为模型半导体材料与不同比例的P3HT混合时,其分子间相互作用产生了独特的TIPS并五苯薄膜形貌,包括随机取向的晶体条带、长程有序性增强的细长针状结构以及具有互联结构的草状弯曲微丝。每种形貌都与显著不同的电荷传输特性和器件性能相关联。与原始TIPS并五苯器件相比,添加2 wt% P3HT的底部栅极/顶部接触型有机场效应晶体管(OTFTs)的平均场效应迁移率和性能一致性(定义为平均迁移率与标准偏差的比值)分别提升了2倍和5倍。晶体管电学性能的提升可归因于晶体取向与均匀性的协同增强效应以及覆盖面积的增加。本工作不仅适用于本研究中的特定案例,还可推广用于调控其他小分子有机半导体的电荷传输性能。
关键词: 有机薄膜晶体管、TIPS并五苯、有机半导体、薄膜形貌、P3HT、电荷传输、共轭聚合物
更新于2025-09-19 17:13:59
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聚(3-己基噻吩)/金纳米棒复合材料作为钙钛矿太阳能电池的高效空穴传输材料
摘要: 研发了聚(3-己基噻吩)/金纳米棒(P3HT/AuNR)复合材料并将其作为空穴传输材料(HTM)用于制备混合离子钙钛矿太阳能电池(PSCs)?;诟酶春螲TM的优化器件功率转换效率(PCE)高达16.88%,较纯P3HT基器件(13.40%)提升了26%。性能提升归因于聚合物基质中AuNRs的引入提高了P3HT结晶度,以及AuNRs的表面等离子体共振(LSPR)效应,从而增强了载流子迁移率和光利用效率。本研究全面揭示了等离子体金纳米棒在PSCs应用中的作用机制,并为进一步提升PSCs性能提供了有效方法。
关键词: 金纳米棒、空穴传输材料、钙钛矿太阳能电池、纳米复合材料、P3HT
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年首届科学与工程及机器人技术进展国际会议(ICASERT) - 孟加拉国达卡(2019.5.3-2019.5.5)] 2019年首届科学与工程及机器人技术进展国际会议(ICASERT) - 层厚度对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池功率转换效率的影响
摘要: 近年来,有机太阳能电池因其能以低成本实现最优效率而成为研究热点。本文利用GPVDM软件,分析了基于P3HT:PCBM的太阳能电池在同时改变聚合物和混合层厚度时的功率转换效率。我们的主要目标是找出哪种层的变化能保持更好的功率转换效率输出。经过比较,结果表明:将活性层(P3HT:PCBM)设置为最佳层厚度并改变聚合物(PEDOT:PSS)能获得更好的PCE输出。根据本文两种情况的数据,最高效率为4.50%,此时P3HT:PCBM厚度为2.2×10??米,PEDOT:PSS层厚度为1×10??米。
关键词: PEDOT:PSS、有机太阳能电池、聚合物层、混合层、活性层、光电转换效率(PCE)、P3HT:PCBM
更新于2025-09-16 10:30:52
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P3HT/砷化镓纳米线杂化太阳能电池的光学模拟与几何优化:通过增强光吸收实现最大光电流生成
摘要: 研究人员受到在太阳能电池活性层中使用无机与有机材料组合的启发,致力于为未来柔性、低成本且高效的新型太阳能电池寻找新路径?;贗II-V族材料的亚波长直径纳米线(NWs)展现出优异的光捕获与电荷传输特性,可轻松与有机聚合物材料及薄型衬底结合设计混合太阳能电池(HSCs)。为获得砷化镓纳米线阵列(NWA)混合太阳能电池的最优设计参数,本研究采用时域有限差分法(FDTD)对聚(3-己基噻吩)P3HT/砷化镓(NWA)混合太阳能电池进行光学模拟。相较于平面衬底,P3HT包覆的纳米线阵列因具有固有减反射特性、宽吸收光谱及高效共振模式激发而展现出更优光学性能。当聚合物涂层厚度增至特定阈值时,P3HT/砷化镓NWA混合太阳能电池的光吸收持续提升,超过该阈值后激子产生效率显著下降。通过优化纳米线直径(D)、填充比/周期等几何参数,实现了光吸收最大化与短路电流密度(Jsc)峰值。在AM1.5G光照条件下,采用保形P3HT涂层优化的结构所获最大光电流,较完全渗透结构与未涂层结构分别高出约12%和15%。
关键词: 混合太阳能电池,FDTD,砷化镓纳米线,P3HT,吸收
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于溶液法制备的P3HT:PbS近红外光电探测器(场效应晶体管结构)
摘要: 本文提出了一种基于PbS胶体量子点(CQDs)与聚(3-己基噻吩)(P3HT)混合溶液法制备的近红外(NIR)光电探测器。在反向场效应晶体管(FET)器件结构Au(S,D)/P3HT:PbS/PMMA/Al(G)中,采用尺寸均匀且分散良好的PbS CQDs作为活性层的近红外吸收材料,同时聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)介电层可视为封装层以增强器件稳定性。该器件在暗态下获得高达10?的开关比(Ion/Ioff),在200 mW/cm2 980 nm光照下测得最大光电灵敏度(P)为947。当辐照强度降至0.1 mW/cm2时,近红外光电探测器的响应度(R)和比探测率(D?)分别达到9.4 mA/W和2.5×1011琼斯。因此,这种基于P3HT:PbS杂化FET的近红外光电探测器展现出较高的电学性能与探测性能,为后续医疗红外探测器及传感器的制备提供了实验基础与方法。
关键词: 硫化铅胶体量子点(CQDs)、近红外(NIR)光电探测器、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、场效应晶体管(FET)
更新于2025-09-16 10:30:52