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加工溶剂与添加剂对高效全聚合物太阳能电池制备的协同效应
摘要： 理想的形态特征对制备高性能全聚合物太阳能电池（all-PSCs）尤为重要，这类器件的活性层混合物通常因复杂的混合过程而产生不利的相分离。开发合适的加工溶剂和添加剂是调控混合物形态的有效且通用方法。本研究展示了加工溶剂与添加剂对由共轭共聚物J71给体和典型N2200受体组成的全-PSCs光伏性能的协同效应。确定低沸点氯仿（CF）溶剂结合1% 1,8-二碘辛烷（DIO）添加剂是处理J71:N2200混合物的最佳加工条件。由此制备的CF + 1% DIO浇铸全-PSCs实现了9.34%的卓越效率及77.86%的超高空穴填充因子，该数值位列当前全-PSCs体系顶尖水平。尽管氯苯（CB）+ 1% DIO处理的器件具有高填充因子，但由于短路电流密度较低，仅获得7.28%的中等效率。电子显微镜测试表明，CF溶剂比CB溶剂更有利于获得均匀形态，而添加DIO添加剂可进一步产生更有利的相分离和畴尺寸。此外，电荷产生、传输和复合分析结果与卓越的光伏性能高度吻合。我们的研究结果凸显了选择合适加工溶剂和添加剂对实现高性能全-PSCs的关键意义。
关键词： 全聚合物太阳能电池、加工溶剂、形貌、添加剂、光伏性能
更新于2025-09-16 10:30:52
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环境对太阳能光伏系统性能的影响
摘要： 本研究审查了现有分析的可靠性和有效性，这些分析聚焦于各类环境因素对光伏（PV）系统性能的影响。首次有一项研究同时探究了影响系统性能的四种环境因素（灰尘积聚、水滴、鸟粪和局部遮阴条件）。该调查所得结果表明，灰尘积聚、遮阴和鸟粪污染对光伏电流和电压有显著影响，进而影响所获取的光伏能量。"遮阴"对光伏组件效率的影响最为强烈。研究发现，在光伏组件表面增加四分之一、一半和四分之三的遮阴面积，分别导致功率下降33.7%、45.1%和92.6%。然而，关于水滴对光伏面板影响的结果却产生了相反效应，降低了光伏面板的温度，从而增加了电位差并使功率输出至少提高了5.6%。此外，灰尘积聚使功率输出降低了8.80%，效率降低了11.86%，而鸟粪污染光伏模块表面被发现会使光伏系统性能降低约7.4%。
关键词： 光伏系统、环境、光伏性能
更新于2025-09-16 10:30:52
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调节共轭聚合物中D-A结构构筑单元尺寸以用于聚合物太阳能电池
摘要： D-A共轭聚合物在近期报道的高性能非富勒烯受体基聚合物太阳能电池（NF-PSCs）中发挥了关键作用。尽管D-A聚合物的分子设计已日趋成熟，但仍有一些基础性问题有待揭示。本研究设计、合成并表征了三种主链D单元共轭长度不同的新型D-A聚合物（PDB-1、PDB-2和PDB-3）。研究表明，较长的D单元会增强本征聚合物薄膜的链间相互作用和空穴迁移率。当与IT-4F共混制备PSCs光活性层时发现，聚合物的相纯度、聚集尺寸及π-π堆积效应会显著受D单元尺寸影响。与短D单元聚合物相比，大D单元聚合物（PDB-3）在共混薄膜中更易形成空穴和电子传输通道。有趣的是，基于PDB-2:IT-4F共混体系的PSCs获得了最高效率——其中PDB-2的D单元尺寸与当前最高光电性能聚合物相当。PDB-x聚合物分子结构与光伏性能的关联性表明，通过调控构筑单元尺寸是设计高性能D-A共轭聚合物用于PSCs的重要方法。
关键词： 聚合物太阳能电池、非富勒烯受体、D-A共轭聚合物、构筑单元尺寸、光伏性能
更新于2025-09-16 10:30:52
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聚芴共聚物作为倒置钙钛矿太阳能电池的高性能空穴传输材料
摘要： 可全低温加工的倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其具有成本效益的生产优势而备受关注?？昭ù洳牧希℉TMs）对实现高效倒置PSCs至关重要，因其决定了界面电荷提取与复合的效率。本研究考察了三种聚芴共聚物（TFB、PFB和PFO）作为HTMs构建倒置PSCs的性能。研究发现，太阳能电池的光伏性能与HTMs的电子特性密切相关。由于TFB具有高迁移率且能与钙钛矿形成有利的能级排列，其展现出比PFB和PFO器件更优异的电荷提取能力及更强的界面复合抑制效果，实现了18.48%的高效率及高达1.1 V的开路电压（VOC）。相比之下，PFO器件中存在的较大能垒导致VOC和光电流显著损失。这些结果表明TFB可作为倒置PSCs的优质HTM。此外，我们预期所研究的三种HTMs性能可为高效倒置PSCs制造所需新型HTMs的分子设计提供指导。
关键词： 空穴传输材料、电荷提取、聚芴共聚物、光伏性能、倒置钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于p型染料敏化太阳能电池的高度结晶C掺杂氧化镍纳米颗粒，开路电压突破0.5V创纪录
摘要： 本工作通过简便的沉淀/还原反应及后续氧化过程，成功合成了独特的碳掺杂氧化镍纳米结构（记为C/NiO）。碳在氧化镍中的成功引入使其物理和电子特性（包括形貌、结晶度、导电性及价带顶位置）产生多重优化。采用该碳掺杂氧化镍制备的染料敏化太阳能电池实现了0.50 V的卓越开路电压（VOC），短路电流密度（JSC）显著提升至0.202 mA cm-2，最终获得0.053%的整体光电转换效率。光伏性能的提升主要归因于电荷传输特性的显著改善以及NiO/电解质界面处电荷复合的有效抑制。本研究为非金属元素掺杂半导体氧化物以实现光电性能突破提供了极其简便有效的策略。
关键词： 电荷传输、碳掺杂氧化镍、染料敏化太阳能电池、光伏性能、价带边缘
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于6,12-二氢-二茚并[1,2-b:10,20-e]吡嗪单元的中带隙A-π-D-π-A型小分子受体实现非卤代溶剂加工的高效聚合物太阳能电池
摘要： 本研究开发、表征并应用了一系列A?π?D?π?A型小分子受体材料（SMs）——IPY-T-IC、IPY-T-ICCl和IPY-T-ICF作为聚合物太阳能电池（PSCs）的受体材料。这些分子以6,12-二氢-二引达省并[1,2-b:10,20-e]吡嗪（IPY）为核心给体单元（D），噻吩为π共轭桥，末端受体基团（A）分别为3-(二氰亚甲基)吲哚-1-酮、5,6-二氯-3-(二氰亚甲基)吲哚-1-酮或5,6-二氟-3-(二氰亚甲基)吲哚-1-酮。系统研究了不同末端受体基团对这些小分子受体（SMAs）热性能、光谱吸收、能级、光伏性能及薄膜形貌的影响。这些SMAs展现出优异的热稳定性和强结晶性，其吸收光谱主要分布在400-700 nm波长范围，对应1.75?1.90 eV的光学带隙。与未卤化的IPY-T-IC相比，卤化SMAs（IPY-T-ICCl和IPY-T-ICF）具有更强的吸收能力、更宽的吸收区域以及下移的最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能级?；诨ゲ构馄孜蘸推ヅ涞腍OMO/LUMO能级，选择低带隙聚合物PTB7-Th作为电子给体与这些SMAs共混制备本体异质结PSCs。在优化条件下，采用卤代溶剂体系（氯苯+1-氯萘）处理的PTB7-Th:IPY-T-IC基PSC实现了7.32%的最高光电转换效率（PCE），这主要归因于更互补的光谱吸收、较高的LUMO能级、平衡且更高的载流子迁移率、更有效的陷阱辅助复合抑制、优异的电荷收集特性及良好的共混形貌。值得注意的是，当采用非卤代溶剂体系（邻二甲苯+2-甲基萘）处理时，IPY-T-IC基太阳能电池的PCE进一步提升至7.68%。鉴于这些IPY基SMAs较大的带隙，超过7.5%的PCE对相关领域具有重要价值。研究表明，IPY结构单元是开发适用于非卤代溶剂加工光伏器件的中带隙高性能A?π?D?π?A型小分子受体的潜在电子给体构筑基元。
关键词： A?π?D?π?A结构、聚合物太阳能电池、小分子受体、6,12-二氢-二茚并[1,2-b:10,20-e]吡嗪、光伏性能
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于萘核的非共价稠环电子受体：连接位点对光伏性能的影响
摘要： 为有机太阳能电池(OSCs)设计并合成了两种互为同分异构体的非共价稠环电子受体(NC-FREAs)——NOC6F-1和NOC6F-2，它们分别通过萘环的2,6位和1,5位连接两个环戊二噻吩(CPDT)单元。在NOC6F-1和NOC6F-2中引入了分子内非共价S···O相互作用。仅通过改变连接位点导致的微小结构差异，显著影响了二者的分子构型、吸收光谱、分子堆积、电荷传输及光伏性能。相较于NOC6F-2，NOC6F-1表现出环戊二噻吩与萘单元间更小的扭曲度，从而获得更长的共轭体系及增强的π-π堆积。NOC6F-2平面性较差，限制了其薄膜状态下的电子离域和紧密π-π堆积。与PBDB-T共混时，NOC6F-1比NOC6F-2展现出更规整的面外和面内堆积?；赑BDB-T:NOC6F-2的OSC仅获得6.74%的功率转换效率(PCE)，其Jsc和FF值较低；而基于NOC6F-1的OSC实现了更高的17.08 mA cm?2短路电流密度和65.79%填充因子，使PCE显著提升至10.62%。这些结果表明，采用平面型分子主链的受体分子是NC-FREAs的重要设计策略。
关键词： 非共价稠环电子受体、电荷传输、有机太阳能电池、光伏性能、分子构型
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用水冷法研究热带气候下光伏系统性能的提升
摘要： 晶体硅光伏系统的性能会随太阳能电池板温度升高而大幅下降，这在热带地区尤为明显。本研究在一套改造的屋顶光伏系统（作为分布式发电系统运行）上安装了水膜冷却系统。实验表明，该方法不仅能降低电池板正反两面之间的热应力，还能最小化电池板不同位置的温度分布不均问题。此外，在1150 W/m2太阳辐照度下，当冷却水流量优化为6 L/min时，该冷却系统可使每块260 W额定功率光伏组件的发电量提升32 W（提升15%），并实现每块组件每小时0.0178 kWh的净能量增益。现场收集的雨水足以满足冷却系统用水需求。该方法证实所提出的水冷技术能为光伏系统带来正向发电效益，在技术上是可行的。
关键词： 降温、水冷、分布式发电、光伏性能、热带气候
更新于2025-09-12 10:27:22
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铜氧化还原穿梭配体结构对染料敏化太阳能电池光伏性能的影响
摘要： 近年来，铜(I/II)配合物作为染料敏化太阳能电池（DSSCs）的新型氧化还原介质崭露头角，其氧化还原电位较碘基和钴基介质更为正。特别是含1,10-菲啰啉或2,2'-联吡啶配体的铜(I/II)配合物，凭借较高正电位实现了6-11%的中高光电转换效率及超过1.0 V的开路电压（VOC）。虽然已开发出含2,9位取代基的1,10-菲啰啉配体铜(I/II)配合物，但由于1,10-菲啰啉衍生物合成途径有限，其配体结构对DSSCs光伏性能的影响尚未充分阐明。本研究设计合成了系列2,9位不同取代基的1,10-菲啰啉铜(I/II)配合物：双(2-正丁基-1,10-菲啰啉)铜(I/II)（[Cu(bp)2]1+/2+）、双(2-乙基-9-甲基-1,10-菲啰啉)铜(I/II)（[Cu(emp)2]1+/2+）、双(2,9-二乙基-1,10-菲啰啉)铜(I/II)（[Cu(dep)2]1+/2+）和双(2,9-二苯基-1,10-菲啰啉)铜(I/II)（[Cu(dpp)2]1+/2+）。与双(2,9-二甲基-1,10-菲啰啉)铜(I/II)（[Cu(dmp)2]1+/2+）相比，[Cu(emp)2]1+/2+和[Cu(dep)2]1+/2+具有更正的电位，这源于乙基而非甲基更大的空间位阻；而[Cu(bp)2]1+/2+因2-单取代1,10-菲啰啉配体位阻较小，其电位显著负移。[Cu(bp)2]1+/2+电池效率（5.90%）与[Cu(dmp)2]1+/2+电池（6.29%）几乎相当。相比之下，[Cu(emp)2]1+/2+（3.25%）、[Cu(dep)2]1+/2+（2.56%）和[Cu(dpp)2]1+/2+（2.21%）电池效率较低，这种差异可通过电子收集效率解释。鉴于[Cu(bp)2]1+/2+与[Cu(dmp)2]1+/2+电池光伏特性相近，当开发出具有更小带隙（即更好光捕获能力）的染料时，采用2-单取代1,10-菲啰啉配体铜(I/II)配合物作为氧化还原介质，可在保持较高VOC的同时提升短路电流密度。
关键词： 铜(I/II)配合物、配体结构、氧化还原穿梭体、光伏性能、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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设计噻吩并喹喔啉单元构建非富勒烯有机太阳能电池的D-A共聚物
摘要： 本工作设计并合成了一种噻吩稠合喹喔啉（QXT）单元作为缺电子单元，构建了两种以噻吩环为"π桥"、噻吩取代苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩（BDTT）单元为富电子单元的D-A共轭共聚物（PBDTT-QXT-TF1和PBDTT-QXT-TF2），其中在QXT单元的2,3位引入了具有不同氟原子数量的相邻侧链噻吩环。研究发现，噻吩环与QX单元稠合可通过稳定共轭主链的醌式结构导致吸收红移并缩小光学带隙，而稠合噻吩上引入羧基可降低HOMO能级，有利于提高有机太阳能电池（OSCs）的开路电压（VOC）。然而，稠合噻吩环会导致共轭主链部分扭曲，从而减弱分子内电荷转移（ICT）吸收强度，最终降低OSCs的短路电流（JSC）。因此，基于PBDTT-QXT-TF1或PBDTT-QXT-TF2与IDIC受体的相应OSCs器件表现出较高的VOC但较低的JSC。此外，引入不同氟原子数量的侧链噻吩环还调节了能级和结构结晶度，从而进一步影响光伏性能。相比之下，PBDTT-QXT-TF1:IDIC共混膜比PBDTT-QXT-TF2:IDIC共混膜具有更高且更平衡的空穴/电子电荷迁移率，基于PBDTT-QXT-TF1:IDIC的器件表现出更高的功率转换效率（PCE）6.67%（VOC=0.951V，JSC=11.56 mA cm?2，FF=60.65%），高于基于PBDTT-QXT-TF2:IDIC器件的5.12%（VOC=0.975V，JSC=9.78 mA cm?2，FF=53.61%）。
关键词： 噻吩并喹喔啉，有机太阳能电池，光伏性能，D-A共聚物
更新于2025-09-12 10:27:22