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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 用于加速倒置钙钛矿太阳能电池中电荷提取的NiO<sub>x</sub>空穴传输层改性

    摘要： 对无机空穴传输层进行改性是优化反式钙钛矿太阳能电池性能的有效方法。本研究提出一种简便的纳米NiOx颗粒修饰致密NiOx薄膜的方法，并探究其对反式钙钛矿器件载流子动力学行为及光伏性能的影响。NiOx空穴传输层的改性不仅能增大表面积和浸润能力，还可调节价带顶使其与钙钛矿良好匹配。光致发光结果表明该修饰加速了NiOx/钙钛矿界面的电荷分离与传输。相比对照NiOx薄膜器件，相应器件具有更优的光伏参数。此外，通过时间分辨光致发光、瞬态光电压和瞬态光电流测试进一步系统研究了载流子传输/复合动力学。结果表明：适当的NiOx改性能显著增加界面面积并提升空穴提取能力，从而有效促进电荷分离并抑制电荷复合，最终实现器件性能的提升。

    关键词： 电荷提取、空穴传输层、NiOx、钙钛矿太阳能电池、光伏性能

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • ZnX（X=S、Se、Te）量子点/碳纳米管无机/有机杂化纳米复合材料的光伏性能比较研究

    摘要： 通过理解电荷产生、分离与复合动力学来设计高效的无机/有机杂化光捕获系统，是提升光伏电池功率转换效率（PCE）的重要途径。我们采用密度泛函方法研究了新近合成的ZnX（X=S, Se, Te）量子点/碳纳米管（CNT）纳米复合材料的光伏性能。有趣的是，这些复合材料呈现II型能带排列——空穴和电子载流子分别定域于ZnX量子点和CNT上。然而ZnX量子点的最高占据分子轨道与CNT的导带底之间能隙极?。?.09-0.26 eV），意味着ZnX:CNT界面存在严重的电子-空穴复合可能。为解决这一问题，我们重点对CNT进行化学改性：先通过原子氢附着实现氢化处理，再对部分氢化CNT进行吸电子基团（-CN）功能化修饰。研究发现，经CN功能化氢化处理的CNT与ZnX量子点构成的复合材料不仅保持了理想的II型能带排列，更实现了6.73-8.38%的高PCE值，使其在已报道的杂化太阳能电池中展现出卓越竞争力。

    关键词： 无机/有机杂化纳米复合材料、功率转换效率、ZnX量子点/碳纳米管、II型能带排列、光伏性能

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于BiFeO?的无机光伏电池：自发极化、晶格匹配、光偏振及其与光伏性能的关系

    摘要： 无机铁电钙钛矿氧化物比杂化钙钛矿更稳定，但其太阳能收集效率较低。本研究通过构建一系列基于BiFeO3的器件（太阳能电池），探究了影响光伏性能的三个因素：自发极化、BiFeO3与电极界面终止离子种类以及偏振光辐照。该工作在结合非平衡格林函数理论的内置电场或有限偏压下的密度泛函理论框架内完成。结果表明：1）仅当电子带隙合适时（而非自发极化更大时）光电流更大；2）与Fe3+或O2-终止界面相比，Bi3+离子终止界面在SrTiO3电极条件下光电流达到最大值；3）若单色光的偏振方向垂直于自发极化方向，光电流可显著增强。这些结果将深化对BiFeO3基太阳能电池部分实验现象的理解。

    关键词： BiFeO3、太阳能电池、自发极化、偏振光、光伏性能

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于吲哚并[3,2-b]吲哚给体的D-π-A型染料用于染料敏化太阳能电池：研究π桥对复合过程的影响

    摘要： 染料敏化太阳能电池（DSCs）因其在低光照/室内光环境下展现的高性能而受到日益关注。近年来，稠合共轭无金属有机染料凭借其更优的主链刚性、高效的电荷传输特性及可进一步结构修饰的优势，成为DSC领域应用突出的染料类别。本文报道了以吲哚并[3,2-b]吲哚为给体单元的三种无金属D-π-A型有机染料的合成与表征。我们详细分析了苯环（IID-1）、噻吩（IID-2）和呋喃（IID-3）作为π桥时，这些染料的光学、电化学及光伏性能变化规律，最终证实苯环π桥染料具有最佳性能。通过制备器件的多种扰动技术，并结合分子轨道计算结果，深入探究了π桥性质对复合过程及光伏性能的影响机制。

    关键词： π-间隔基，重组，2-b]吲哚，染料敏化太阳能电池，吲哚[3，光伏性能，D-π-A型染料

    更新于2025-09-23 11:48:23

  • 萘二酰亚胺和苝二酰亚胺——有机电子学中比富勒烯更优的替代品？

    摘要： 二亚胺并苝类分子的LUMO能级与富勒烯高度相当，但该类分子通过芳香核的简单取代或环化形成扩展的π共轭骨架，既能调控HOMO和LUMO能级，又可调节相关带隙。本文重点综述了过去十年中有机薄膜/单晶场效应晶体管的载流子迁移率，以及小分子和聚合物化合物光伏性能方面的最突出成就。

    关键词： 富勒烯、苝二酰亚胺、有机电子学、光伏性能、萘二酰亚胺、载流子迁移率

    更新于2025-09-24 00:47:02

  • 苯并噻吩环取代位置对基于苯并二噻吩给体聚合物光伏性能的显著影响

    摘要： 为研究取代位点对给体聚合物光伏性能的影响，我们设计合成了两种苯并噻吩环取代的苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)基共轭聚合物(PBDTBTs-BDD和PBDTTBs-BDD)。取代位点的变化对光物理性质影响较小，但对分子内π-π堆积结构、电荷传输及光伏性能具有显著影响。与苯并噻吩取代基位于2位的PBDTTBs-BDD(π-π堆积距离4.11 ?)相比，取代基位于6位的PBDTBTs-BDD展现出更小的π-π堆积间距(3.67 ?)?；赑BDTBTs-BDD器件的电荷迁移率更高且更平衡，这有利于减少自由载流子复合，从而获得更高的短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)。当使用ITIC或Y6作为非富勒烯受体时，PBDTBTs-BDD器件分别实现了7.76%和12.07%的光电转换效率(PCE)，均高于PBDTTBs-BDD器件(5.04%和5.81%)。本研究表明通过侧链结构的微小修饰可显著调控给体聚合物的光伏性能。

    关键词： 苯并噻吩、给体聚合物、光伏性能、功率转换效率、非富勒烯受体

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 共轭有机阳离子助力高效自修复FASnI3太阳能电池

    摘要： 在锡基钙钛矿薄膜中引入大体积胺（LVA）已被证明可使无铅钙钛矿太阳能电池（PSCs）获得可观的功率转换效率（PCE）。然而，目前采用的LVA（如苯乙基铵[PEA]和丁基铵[BA]）具有绝缘性，可能阻碍钙钛矿薄膜内的电荷提取。本文在甲脒锡碘（FASnI3）钙钛矿中引入共轭LVA——3-苯基-2-丙烯-1-胺（PPA）。结果表明，PPA的掺入使FASnI3薄膜晶粒尺寸增大、陷阱密度降低、择优取向增强、电荷提取效率提高且结构稳定性提升。这些积极效应助力实现高效PSCs，其PCE高达9.61%，迟滞效应可忽略且稳定性优异（1440小时后仍保持初始PCE值的92%）。此外，PPA的存在使PSCs具备自修复能力。最重要的是，我们报道了大面积（1×1 cm2）锡基PSCs实现了7.08%的PCE。

    关键词： FASnI3太阳能电池，无铅钙钛矿，光伏性能，自修复，共轭有机阳离子

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 适用于室内外光照的高性能稳定非富勒烯受体有机太阳能电池

    摘要： 我们合成了一种供体聚合物，其由双(2-乙基己基)噻吩取代的苯并二噻吩(BDT-Th)和1,3-双(2-乙基己基)-5,7-二(噻吩-2-基)苯并[1,2-c:4,5-c′]二噻吩-4,8-二酮组成，其中BDT-Th单元在噻吩侧链中包含氯原子和硫桥联的2-乙基己基。与BDT-Th中含氟和2-乙基己基的PBDB-TF相比，PBDB-TSCl表现出更高效的激子解离和电荷产生，这可能源于基态到激发态的大偶极矩变化降低了激子结合能。因此，尽管体异质结(BHJ)薄膜中给体-受体界面较小，PBDB-TSCl在不同光照强度下均实现了比PBDB-TF更高的光伏性能：在1太阳光照下，PBDB-TSCl效率达13.13%，高于PBDB-TF的12.12%。此外，在500勒克斯荧光灯下，PBDB-TSCl器件展现出最高21.53%的效率及76.29%的填充因子(FF)，而PBDB-TF效率仅为15.57%且FF为65.25%。由于BHJ薄膜形貌更稳定，PBDB-TSCl器件还表现出更好的热稳定性。

    关键词： 室内光、非富勒烯受体、室外光、有机太阳能电池、热稳定性、光伏性能

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 氟取代受体基辅助配体对染料敏化太阳能电池中光电流和光电压的影响

    摘要： 本文报道了四种新型异配位钌(II)配合物SD-7至SD-10，其辅助配体上含有氟和三氟甲基取代基作为染料敏化太阳能电池的天线基团，并与基准染料N719进行对比。光敏剂(SD-7至SD-10)采用典型的一锅三步法，以相应辅助配体(LS-7至LS-10)为原料合成。所有染料均通过ATR-FTIR、1H NMR和质谱进行表征。进一步比较了其光物理、电化学及光伏性能，测定了带隙、基态和激发态氧化电位。光伏性能测试显示：在优化条件下，含五个氟原子的SD-7和苯环邻位含eCF3的SD-8性能优于基准染料N719，效率分别达8.03%和8.17%，电流密度分别为19.57和19.46 mA?cm?2，开路电压分别为0.65 V和0.69 V。实验室制备的太阳能器件显示：当氟取代染料敏化TiO2时，短路电流密度(JSC)呈系统性递减趋势：SD-7(五个-F) > SD-8(邻位一个eCF3) > SD-9(对位一个eCF3) > SD-10(两个eCF3，邻位和对位各一个)。这归因于直接连接在sp2杂化碳原子上的氟原子数量更多，显著增强了SD-7的偶极矩及其与TiO2纳米颗粒的紧密电子耦合，从而获得更优的光电流密度。

    关键词： 基于氟的染料，受体型辅助配体，光伏性能，染料敏化太阳能电池，钌配合物

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 红外振动纳米显微技术揭示三元阳离子钙钛矿中的异质阳离子-晶格相互作用与动力学

    摘要： 混合有机-无机钙钛矿展现出卓越的光伏性能。这被认为源于晶格离子与载流子之间近乎液态的低能相互作用。虽然近期研究发现光电响应存在多尺度空间差异，但异质性与软阳离子-晶格相互作用的关系仍不明确。本研究采用多元红外振动纳米成像技术对甲脒（FA）-甲基铵（MA）-铯三阳离子钙钛矿进行分析。通过将FA振动共振作为其局部化学环境的探针，结合组分空间变化、阳离子-晶格耦合强度及其相关的皮秒级振动动力学之间的关联性，我们揭示了局部反应场变化与阳离子-晶格耦合的关联机制。研究将这种晶格异质性收缩归因于铯阳离子的非均匀分布。所观察到的晶格弹性差异导致无序电荷-声子耦合和极化子形成，而控制这一过程对提升钙钛矿光伏性能至关重要。

    关键词： 电荷-声子耦合、红外振动纳米成像、杂化有机-无机钙钛矿、晶格收缩、光伏性能、阳离子-晶格耦合、极化子形成、振动动力学

    更新于2025-09-19 17:13:59