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通过开放空气退火克服ITO/ZnO/P3HT:PCBM/Ag太阳能电池的一致性约束及其在本征条件下的系统稳定性研究
摘要： 我们聚焦于简化和工业可行性，制备并表征了结构为氧化铟锡（ITO）/氧化锌（ZnO）/聚噻吩（P3HT）：富勒烯衍生物（PCBM）/银（Ag）的聚合物太阳能电池。与通常在手套箱中制备聚合物器件的做法不同，本研究中器件的电子传输层和活性层均在开放空气环境下沉积和存放，且未采用任何封装措施。通过分析活性层厚度对器件性能的影响，在选定220±20纳米的最佳厚度后，制备了多组同结构器件，并研究了退火工艺对光伏参数的影响。与文献报道的退火研究不同，本研究特别关注在环境空气氛围下、50°C温度条件下进行30秒短时退火的影响。这种短时低温退火主要提升了器件的短路电流密度，从而提高了光电转换效率。通过为期一年的定期监测器件J-V参数，完成了器件寿命测试。采用X射线光电子能谱深度剖析技术证实：表面修饰的氧化锌有效阻隔了铟元素从ITO层向活性层的扩散。
关键词： 稳定性研究，ITO/ZnO/P3HT:PCBM/Ag，X射线光电子能谱，聚合物太阳能电池，开放空气退火
更新于2025-09-12 10:27:22
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光电子发射显微镜揭示溶剂对P3HT薄膜表面形貌的影响
摘要： 只有深入理解有机薄膜的纳米尺度形貌与其构建器件性能之间的关系，才能最终形成指导有机电子学领域有序发展的设计规则。尽管已付出巨大努力，但解析薄膜的纳米结构本身仍是一项挑战。我们在此证明，光电子发射显微镜能够为不同溶剂旋涂制备的P3HT薄膜（在室温和高温条件下）提供关于分子链取向、畴尺寸及晶界特征的宝贵见解。
关键词： 表面形貌、光电子发射显微镜、有机电子学、溶剂影响、P3HT
更新于2025-09-11 14:15:04
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双层互扩散异质结有机太阳能电池的电荷传输与提取
摘要： 具有阳极附近富给体区域和阴极附近富受体区域的双层互扩散异质结结构，可削弱活性层与电极间的能级势垒，从而提升有机太阳能电池性能。本研究采用正交溶剂法制备了聚(3-己基噻吩)(P3HT)/[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)双层互扩散异质结有机太阳能电池，并详细研究了其电荷传输与提取特性。瞬态光电压/瞬态光电流测试表明：该双层互扩散异质结器件具有更长的载流子复合寿命与更短的电荷提取时间；通过线性增压光诱导电荷提取技术证实其具有更高的载流子迁移率。结果表明，这种改进的双层互扩散异质结结构能有效降低载流子复合，提升电荷传输与提取效率。该器件的性能显著增强，相比体相器件实现了约19.8%的功率转换效率提升。双层互扩散异质结为优化有机太阳能电池性能提供了高效器件结构。
关键词： 双层互扩散异质结，PC61BM，有机太阳能电池，P3HT，电荷提取，电荷传输
更新于2025-09-11 14:15:04
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共掺杂F<sub>4</sub>TCNQ的P3HT中并存电荷转移态与微观结构的相关性
摘要： 理解有机半导体（OSC）与薄膜中掺杂剂的相互作用对器件优化至关重要。掺杂有机半导体形成自由电荷的倾向取决于掺杂剂与主体材料之间发生的化学和电子相互作用。迄今为止，人们认为掺杂通过两种机制途径之一发生：有机半导体与掺杂剂之间的整数电荷转移（ICT），或两者前沿轨道的杂化形成部分电荷转移复合物（CPX）。通过综合光谱技术，我们证明在F4TCNQ掺杂的P3HT薄膜中，CPX态和ICT态同时存在，且电荷转移相互作用的性质强烈依赖于局部能量环境。我们的研究结果表明存在一个多相模型，其中局部电荷转移机制由电子驱动力定义，并受规整和无规P3HT中局部微观结构的调控。
关键词： F4TCNQ、有机半导体、掺杂剂、微观结构、电荷转移、P3HT
更新于2025-09-10 09:29:36
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粗?；?3-己基噻吩)(P3HT)在条纹基底上吸附的二维蒙特卡洛模拟
摘要： 我们研究了吸附在具有条纹图案的二维基底上的单根聚(3-己基噻吩)(P3HT)聚合物的结构相态。通过采用聚合物的粗?；碚鞣椒?，并运用并行化副本交换方案、局部及非局部构型更新等精密蒙特卡洛技术，从正则系综导出的观测量峰值中，可获得不同基底参数下的结构相图。研究发现条纹图案的形貌对聚合物最终构型具有显著影响，且可通过调控使其倾向于形成更伸展或更紧凑的构型。在致密相中，我们观察到发夹结构、双发夹结构以及互锁"拉链"态等多种结构单元。
关键词： 粗?；?、条纹状基底、蒙特卡罗模拟、聚(3-己基噻吩)、P3HT、结构相
更新于2025-09-10 09:29:36
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掺杂半导体聚合物时π-π间距变化的起源
摘要： 虽然对于聚(3-己基噻吩)(P3HT)等半导体聚合物的局部结构有序性已达成共识，但分子掺杂的影响仍存在争议。主流观点认为掺杂分子会嵌入晶体的π-π堆叠层间，但这一解释近期受到挑战。我们通过不同掺杂技术制备了分别掺入两种尺寸与形貌迥异的掺杂剂——2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹二甲烷(F4TCNQ)和三[1-(甲氧羰基)-2-(三氟甲基)乙烷-1,2-二硫烯]合钼(Mo(tfd-CO2Me)3)的P3HT样品，并进行了电子衍射测量。结果显示无论采用何种掺杂剂或技术，P3HT的π-π间距均减小。该现象无法用掺杂分子嵌入π-π堆叠层的传统解释说明，因此需要新的理论阐释。针对P3HT模型寡聚物的密度泛函理论计算表明：极化子会在相邻链间离域并产生吸引力使π-π间距缩小，而这一过程无需掺杂分子的物理存在。本研究强调，导致π-π间距减小的不仅是掺杂分子引发的几何效应，电荷注入本身也是关键因素。
关键词： 半导体聚合物、电子衍射、π-π间距、F4TCNQ、Mo(tfd-CO2Me)3、密度泛函理论、分子掺杂、P3HT
更新于2025-09-10 09:29:36
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分子有序性对共轭聚合物中极化子形成的影响
摘要： 极化子形成的本质对共轭聚合物中载流子的输运具有深远影响，但其机制仍不甚明晰。本研究开发了原位电化学共振拉曼光谱技术——一种能直接观测极化子形成的强大结构探测手段。我们发现：有序聚(3-己基)噻吩(P3HT)聚合物晶区（结晶相）中极化子形成导致的分子构象变化较微弱，表明其晶格弛豫程度较小；相较而言，无序聚合物非晶区产生的极化子则伴随显著的分子构象改变。这些构象变化与聚合物的有效共轭长度直接相关。此外，我们阐明了P3HT与苯基C61丁酸甲酯(PCBM)共混如何影响聚合物中的极化子形成。研究发现共混会破坏聚合物结晶度，在相同电位下电荷注入时能形成的极化子密度降低，而沉积后热退火处理可部分恢复损失的容量。本研究为结晶态（因而更平面化的）聚合物比构象无序聚合物具有更低晶格重组程度提供了直接光谱证据，该现象与结晶聚合物材料通常表现出的更高载流子迁移率和更优器件性能相符。
关键词： 电化学共振拉曼光谱、共轭聚合物、极化子形成、分子有序性、PCBM、电荷传输、P3HT
更新于2025-09-09 09:28:46
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具有纳米级相分离绝缘层的氧化物-聚合物异质结二极管
摘要： 有机半导体-绝缘体共混薄膜因其独特的相分离和自组装现象，在关键器件界面处展现出高性能电子器件的广泛应用前景。本研究首次报道了基于p型聚(3-己基噻吩)(P3HT)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混物与n型铟镓锌氧化物(IGZO)形成的p-n结高性能混合二极管。我们系统分析了不同PMMA含量的P3HT薄膜的薄膜形貌、微观结构及垂直相分离行为。微观结构与电荷传输评估表明，聚合物绝缘组分对P3HT薄膜的形貌、分子取向及有效共轭长度产生积极影响，从而提升异质结性能。此外，数据表明PMMA相分离在P3HT与IGZO层间形成了连续的纳米级中间层，这对增强二极管性能具有重要作用。因此，基于最优P3HT-PMMA共混物的二极管展现出正向电流较纯P3HT二极管显著提升10倍，理想因子低至2.5，同时具有适中的有效势垒高度和优异整流比。这些结果为低成本、大面积有机电子技术的简化制造提供了新途径。
关键词： 有效势垒高度、理想因子、IGZO（铟镓锌氧化物）、P3HT（聚3-己基噻吩）、混合二极管、有机半导体/绝缘体共混物
更新于2025-09-09 09:28:46
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樟脑磺酸掺杂聚(3-己基噻吩)纳米薄膜：光学与电学性能
摘要： 本文报道了采用简单线棒涂布法在不同基底温度下于玻璃表面制备樟脑磺酸（CSA）掺杂聚(3-己基噻吩)（P3HT）纳米薄膜的工艺及其表征研究。通过原子力显微镜（AFM）、紫外-可见光谱、荧光光谱、X射线衍射、NKD光谱、扫描电镜及直流电学测试，系统分析了所制备纳米薄膜的光谱学、光学、结构及电学特性。详细电学表征表明：当薄膜经CSA掺杂后导电性显著提升，在40°C制备温度下电导率从5.89×10?? S/cm增至1.39×10?? S/cm。由此证实基底温度对薄膜结构及光谱特性具有重要影响。此外，CSA掺杂会改变光学性质，尤其在40°C制备条件下表现显著。
关键词： P3HT、纳米薄膜、樟脑磺酸、光学与电学性能
更新于2025-09-04 15:30:14