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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 高压增强高度钝化量子点薄膜的电子耦合以提升光伏性能

    摘要： 由于相转移配体交换（PTLE）方法的发展，硫化铅胶体量子点太阳能电池（CQDSCs）近期实现了显著的性能提升。然而，PTLE钝化量子点缺乏紧密堆积的特性削弱了量子点间的电子耦合，从而严重限制了性能的进一步提升。为解决这一电子耦合问题，我们报道了一种简单而有效的外部压力（0-2 MPa）处理工艺。研究发现施加压力后量子点间距减小。光学与电学测试均明确表明，间距减小能有效增强量子点间电子耦合，从而促进量子点层的载流子传输。但过高的压力（>2 MPa）会加速量子点太阳能电池中有害的载流子复合过程。通过优化载流子传输与复合过程，我们在1.5 MPa的中等压力下实现了8.2%的最高光电转换效率，较未施加外压的电池提升了25.5%。这种有效的外部压力策略同样适用于其他基于量子点的光电器件以实现更优性能。

    关键词： 外部压力，硫化铅胶体量子点太阳能电池，相转移配体交换，量子点薄膜，压力增强的电子耦合，光伏性能

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • PBDB-T及其衍生物：一类实现有机光伏器件效率超17%的聚合物给体材料

    摘要： 由于具有低成本、重量轻、柔韧性好以及低毒性等优势，有机太阳能电池（OSCs）引起了广泛关注。非富勒烯小分子受体的出现使OSC领域取得了突破性进展。除这些受体材料的发展外，PBDB-T聚合物及其衍生物的引入也是推动OSC研究快速发展的关键因素。本综述首先简要概述PBDB-T同系物的结构特征及这些聚合物的设计策略，重点介绍了PBDB-T同系物在溶液和固态中的有趣聚集效应，并通过精选实例探讨了基于PBDB-T同系物的OSC形态学研究最新进展。此外，还总结了PBDB-T同系物在OSC器件中的多功能应用，包括界面修饰的二元、三元及叠层器件。重要的是，我们评估了能量损失，并对一系列高性能PBDB-T型聚合物进行了元分析，将其与其他类型共轭聚合物进行比较。最后，提出了这些令人兴奋的聚合物尚存的问题及发展前景。

    关键词： 有机太阳能电池、非富勒烯受体、光伏性能、PBDB-T、聚合物给体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 相纯化对钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响

    摘要： 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）在过去几年中功率转换效率（PCE）迅速提升，但仍受限于钙钛矿薄膜界面缺陷导致的复合损耗。本研究通过引入异丙醇（IPA）后处理工艺实现高效相纯化策略，该工艺能减少缺陷态并改善电荷传输。研究发现，IPA后处理可消除钙钛矿薄膜中的DMSO-PbI2-MAI复合物。一系列光电表征表明，改性后的钙钛矿薄膜非辐射复合显著降低，电荷提取效率有效提升。相纯MAPbI3钙钛矿太阳能电池实现了18.78%的优异PCE，远超对照器件17.1%的效率。本工作为提升PSCs性能提供了简便高效的途径。

    关键词： 相纯化、钙钛矿太阳能电池、光伏性能、异丙醇

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于水溶液喷涂制备的带隙调控型10.04%高效CZTSSe太阳能电池器件特性

    摘要： 采用水基喷雾热解法制备的Cu2ZnSn(Sx,Se1–x)4(CZTSSe)薄膜太阳能电池具有多样的S/(S+Se)比例。通过精细调控S/(S+Se)比例，基础CZTSSe器件效率从7.02%显著提升至10.04%，开路电压损耗最低降至616 mV，填充因子从56.42%提高至62.38%。当S/(S+Se)比例从0增至0.4时，观察到表面致密性改善且晶粒尺寸略有减小，这增大了分流电阻并相应提高了填充因子。然而当硫合金化比例超过S/(S+Se)=0.4时，晶粒尺寸过度减小对器件性能产生不利影响。为深入理解S/(S+Se)比例的作用机制，通过导纳谱(AS)、温度依赖电流-电压特性(J-V-T)、时间分辨光致发光(TRPL)和拉曼深度剖析进行了详细光谱分析。实验结果表明不同S/(S+Se)比例会产生各异的功率转换效率(PCE)限制因素：当S/(S+Se)≥40%时会产生高密度深能级缺陷态，而当Se/(S+Se)≥80%时会出现红区扭折现象并伴随更大的导带偏移。因此要获得高效CZTSSe太阳能电池，必须精细调控S/(S+Se)比例。

    关键词： 水溶液、缺陷表征、喷雾沉积、硫族元素比例、光伏性能、CZTSSe薄膜

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 单壁碳纳米管诱导激子解离增强对混合有机光伏器件的影响

    摘要： 采用火炬-等离子体法生长的单壁碳纳米管（SWCNTs）与区域规整聚（3-己基噻吩）（P3HT）及富勒烯衍生物1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基[6,6]C61（PCBM）复合，构建了用于体异质结太阳能电池的混合光活性层。研究表明，当采用2000 eV Cs+离子源进行溅射时，通过飞行时间二次离子质谱技术可准确获取该混合有机光活性太阳能电池层中的分子信息。实验数据显示，相较于未添加SWCNTs的原始器件，所制备器件的光伏性能在短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）方面均有提升。最佳性能出现在0.5 wt.% SWCNTs负载量时，此时开路电压（VOC）达660 mV，短路电流密度为9.95 mA cm?2，填充因子54%，在标准测试条件（AM1.5 g）下实现3.54%的功率转换效率。针对该最优0.5 wt.% SWCNTs浓度体系，为深入理解P3HT:PCBM:SWCNT界面电荷转移机制，通过光强相关的短路电流密度测量发现其对数-对数坐标下呈线性关系，表明载流子损失主要受单分子复合过程支配。研究证实，该混合器件兼具富勒烯的电子接受特性与SWCNTs的快速电子传输优势，显著提升了激子解离效率。同时考察了SWCNTs对光活性复合材料费米能级与功函数的影响及其对光伏性能的作用机制。

    关键词： 单壁碳纳米管、体异质结、PCBM、混合有机光伏器件、光伏性能、P3HT、激子解离

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 全聚合物太阳能电池中器件性能与机械鲁棒性对高给体-受体组分比例具有良好耐受性的起源

    摘要： 全聚合物太阳能电池（all-PSCs）在给体:受体（D:A）组分比例方面表现出较高的光伏性能耐受性，这是实现高重现性大规模器件制备的关键优势。为探究all-PSCs高D:A比例耐受性的成因，我们研究了P(NDI2OD-T2)聚合物受体（PA）的分子量（MW）对PBDB-T:P(NDI2OD-T2)全聚合物电池光伏性能与机械稳定性的影响，并将其与采用相同聚合物给体但搭配ITIC、PC71BM等小分子受体（SMA）的其他类型PSCs进行对比。研究发现：光伏性能与机械特性的D:A比例耐受性高度依赖于PA分子量及受体材料类型。例如在15:1的高D:A比例下，采用高分子量PA（数均分子量Mn=97 kg mol-1）的all-PSCs其归一化功率转换效率（PCE）是低分子量PA（Mn=11 kg mol-1）电池的13倍，更是ITIC基PSCs的20倍。此外，基于高分子量PA的all-PSCs在极高D:A比例下仍能保持良好的电子迁移率，而低分子量PA电池与SMA基PSCs的电子迁移率在D:A比例从1:1升至15:1时分别下降3-4个数量级。研究表明：长聚合物链跨越相邻晶畴形成连接分子与链缠结，是实现机械稳定性和光伏性能优异D:A耐受性的主要机制。本研究为柔性可拉伸all-PSCs的可重现制备提供了重要材料设计准则。

    关键词： 分子量效应、机械鲁棒性、给体-受体组成耐受性、光伏性能、全聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 理解侧链对高效全聚合物太阳能电池光伏性能的影响

    摘要： 为理解侧链对光伏性能的影响并探索高效全聚合物太阳能电池，研究人员对含苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)和噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(TPD)主链的给体-受体型聚合物进行了化学改性。通过侧链氟化，分子设计实现了更低的最高占据分子轨道(HOMO)能级和增强的主链平面性，分子间堆积与固态有序度显著提升——这些因素被认为是影响载流子传输的关键。相比之下，引入大位阻烷硫基取代基会导致聚合物主链轻微扭曲。由于HOMO能级降低，PTF8相比模板聚合物PT8展现出更高的开路电压(Voc)。但结晶度与聚集程度的增加使PTF8和PTS8在聚合物-聚合物体异质结共混物中产生不良相分离，将光电转换效率(PCE)限制在约4%。通过引入烷硫基侧链与氟化修饰，聚合物PTFS8呈现出极低的HOMO能级(-5.73 eV)，这种能级降低反而阻碍了给受体聚合物间的电荷分离。未采用任何氟化及烷硫基侧链修饰的宽带隙聚合物PT8具有理想的HOMO能级与结晶度，在实现1.05 V高开路电压的同时达到8%的最佳PCE，展现出在全聚合物高效光电器件应用中的巨大潜力。

    关键词： BDT-TPD主链、侧链、氟化、全聚合物太阳能电池、烷硫基取代、光伏性能

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 掺锰CuInSe?量子点的水相合成及其对量子点敏化太阳能电池性能的提升

    摘要： 本文报道了在微波辐照下直接水相合成锰（Mn）掺杂CuInSe?（Mn-CISe）量子点（QDs）以改善太阳能电池光化学性能的研究。由于Mn掺杂作用，Mn-CISe具有更窄的带隙能，从而增强了对可见光的吸收。因此将这些Mn-CISe量子点作为光敏剂应用于量子点敏化太阳能电池（QDSSCs），其性能提升与Mn浓度相关。据我们所知，这是首次构建Mn-CISe敏化TiO?光阳极来提升QDSSCs光伏性能。Mn掺入CISe后提高了短路电流，这归因于量子点中激发电子有效注入TiO?以及随之产生的更长电子寿命，可能是通过CISe能带结构中新形成的Mn中间能隙实现。与未掺杂量子点相比，通过强度调制光电流谱和强度调制光电压谱分别研究表明，Mn-CISe QDSSCs具有更短的电子传输时间（τt）和更长的电子复合时间（τr）。事实上，更高的光捕获效率、更慢的电荷复合速率与更长的电子寿命共同作用，使该电池实现了6.28%的最大光电转换效率。

    关键词： 水相合成、锰掺杂铜铟硒化物、量子点、光伏性能、量子点敏化太阳能电池

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于太阳能电池的带隙可调三元Cd<sub>x</sub>Sb<sub>2–y</sub>S<sub>3?δ</sub>纳米晶体

    摘要： 我们报道了一种新型非化学计量三元金属硫化物合金半导体——Cd?Sb???S??δ纳米晶体的合成及其光伏性能，该材料通过两阶段顺序离子层吸附反应技术制备。合成的Cd?Sb???S??δ纳米晶体保持了主体Sb?S?的正交结构，其中Cd部分取代了阳离子元素Sb（x=0-0.15）。相较于主体Sb?S?，Cd?Sb???S??δ晶格发生膨胀，其晶格常数a随Cd含量x线性增加。光学与外量子效率(EQE)光谱显示，当x从0增至0.15时，Cd?Sb???S??δ带隙Eg从1.99 eV降至1.69 eV（对应波长范围625-737 nm）。采用聚碘电解质制备了液结Cd?Sb???S??δ量子点敏化太阳能电池，在1倍太阳光强下最佳电池器件获得3.72%的功率转换效率(PCE)，对应光伏参数为Jsc=15.97 mA/cm2、Voc=0.50 V、FF=46.6%。当光强降至10%太阳光时，PCE进一步提升至4.86%——这对新型光伏材料而言是可观数值。该PCE(4.86%)与Jsc(15.97 mA/cm2)显著优于主体Sb?S?材料(PCE=1.8%，Jsc=8.55 mA/cm2)。电化学阻抗谱表明ZnSe钝化层使电子寿命提升三倍。Cd?Sb???S??δ的EQE光谱在λ=350 nm处达到最大值82%，覆盖300-750 nm光谱范围（显著宽于主体Sb?S?的300-625 nm），其EQE积分电流密度Jph达11.76 mA/cm2?？傻鞔队虢?%的优异PCE表明Cd?Sb???S??δ有望成为太阳能材料候选者。

    关键词： 三元金属硫化物、CdxSb2?yS3?δ纳米晶体、光伏性能、量子点敏化太阳能电池、带隙可调

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 阳离子和阴离子掺杂剂在ZnO电子传输层中对聚合物体异质结太阳能电池的作用

    摘要： 掺杂是一种广泛采用的策略，用于增强光伏器件中电荷传输层的固有电子特性。通过溶胶-凝胶法合成了简便溶液处理的氧化锌（ZnO）及多种阴阳离子掺杂ZnO层，并将其作为倒置聚合物太阳能电池（PSCs）的电子传输层（ETLs）。结果表明，所有采用掺杂ZnO ETLs的PSCs均比原始ZnO ETLs电池展现出更优异的光伏性能。通过研究不同阴离子和阳离子掺杂剂的作用（三种含相同Al3?阳离子的化合物：Al(acac)?、Al(NO?)?、AlCl?，以及三种含相同Cl?阴离子的化合物：NH?Cl、MgCl?、AlCl?），我们发现仅当涉及Cl?阴离子时功函数才会改变以利于电子提取。此外，Al3?阳离子对ZnO导电性的提升效果更为显著。因此，在倒置太阳能电池中，Al3?与Cl?共掺杂实现了最佳功率转换效率（PCE）。其中采用Al3?和Cl?共掺杂ZnO的器件获得了10.38%的最高PCE。

    关键词： 电子传输层、Al3+阳离子、聚合物太阳能电池、掺杂、Cl?阴离子、光伏性能、功率转换效率、溶胶-凝胶法、氧化锌

    更新于2025-09-12 10:27:22