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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 含萘核的高效有机太阳能电池用非富勒烯受体

    摘要： 设计并合成了一种稠环电子受体（FREA）NDIC。受IDIC启发，通过将核心单元中的苯环替换为萘环构建了NDIC。IDIC表现出1.60 eV的光学带隙和更低的最低未占分子轨道（LUMO）能级（?3.92 eV）。相比之下，NDIC显示出1.72 eV的光学带隙和更高的LUMO能级（?3.88 eV）。由于能级更高，基于NDIC的倒置器件开路电压（Voc）达到0.90 V，远高于IDIC的0.77 V。经过一系列优化，采用PBDB-T:NDIC共混活性层的器件实现了9.43%的光电转换效率（PCE），而基于IDIC的器件PCE为9.19%。结果表明，分子结构的微小变化会显著影响光学和电化学性质，进而改变光伏性能。

    关键词： 非富勒烯受体、有机太阳能电池、稠环电子受体、光伏性能、萘核

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于提高聚合物太阳能电池性能的区域规整交替二酮吡咯并吡咯基D<sub>1</sub>–A–D<sub>2</sub>–A三元共聚物

    摘要： 我们设计并合成了以区域规整交替方式构建的基于二酮吡咯并吡咯（DPP）的D1–A–D2–A三元共聚物（PDPPF2T2DPP-T2、PDPPF2T2DPP-TVT和PDPPF2T2DPP-DTT），其中主给体（D1）为3,3'-二氟-2,2'-联噻吩（F2T2），次给体（D2）分别为2,2'-联噻吩（T2）、(E)-1,2-二(噻吩-2-基)乙烯（TVT）或二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩（DTT）。同时合成了PDPP2DT-F2T2 D–A聚合物用于对比光学、电学及光伏性能。三元共聚物的吸收峰（λmax=801–810 nm）较PDPP2DT-F2T2聚合物（λmax=799 nm）红移，这与其更高的最高占据分子轨道能级（-5.08至-5.13 eV，对比PDPP2DT-F2T2的-5.38 eV）相关。在模拟AM 1.5G太阳光（100 mW cm?2）及常规器件结构（ITO/PEDOT:PSS/聚合物:PC71BM/Al）下测试光伏性能时，含三元共聚物的器件开路电压（Voc，0.68–0.70 V）略低于PDPP2DT-F2T2器件（0.79 V），但PDPPF2T2DPP-DTT器件的短路电流（Jsc，14.14 mA cm?2）显著优于PDPP2DT-F2T2器件（8.29 mA cm?2），使其功率转换效率（PCE，6.35%）较简单D–A型PDPP2DT-F2T2器件（4.78%）提升33%。最优的Jsc和PCE值（PDPPF2T2DPP-DTT器件）源于共混膜中优化的纳米混合形貌及高面朝取向的强链间堆积。研究表明，采用多给体区域规整交替策略可精细调控D–A型聚合物的光学、电学及形貌特性，从而提升聚合物太阳能电池性能。

    关键词： 二酮吡咯并吡咯、三元共聚物、聚合物太阳能电池、光伏性能、区域规整性

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 锡掺杂氧化锌薄膜对钙钛矿太阳能电池性能的影响

    摘要： 电子传输层（ETL）的特性对钙钛矿太阳能电池的光伏性能具有重要影响。本研究探讨了锡掺杂对氧化锌基钙钛矿太阳能电池性能的影响。通过溶胶-凝胶法制备了锡掺杂氧化锌（TZO）薄膜作为电子传输层。当原子掺杂量为5%时，涂覆在氧化铟锡（ITO）基底上的TZO薄膜与未掺杂ZnO/ITO基底具有相当的光透过率。同时发现TZO薄膜的光学带隙（3.30 eV）略宽于ZnO薄膜（3.28 eV）。这些结果表明锡原子可能在溶胶-凝胶过程中掺入了氧化锌晶格。涂覆在TZO或ZnO薄膜上的钙钛矿层晶粒尺寸也呈现差异：TZO薄膜上的钙钛矿晶粒（平均300 nm）大于ZnO薄膜上的晶粒（平均277 nm）。初步结果表明，基于TZO薄膜的钙钛矿太阳能电池具有更高的光电转换效率（PCE 4.42%），优于ZnO基器件（3.16%）。TZO基器件的短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和填充因子（FF）也均高于ZnO基器件。这可能是因为TZO薄膜具有更低的电阻率和更好的ETL/钙钛矿界面接触，其较低串联电阻和较高并联电阻证实了这一点。本研究最终提出了一种低温制备TZO薄膜的简易方法，可应用于光伏领域，对柔性太阳能电池及其他光电器件的发展具有指导意义。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池，电子传输层，光伏性能，溶胶-凝胶法，锡掺杂氧化锌

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 优化NiSe/石墨烯纳米杂化对电极中石墨烯含量以提升染料敏化太阳能电池的光伏性能

    摘要： 通过简便的原位水热法，将硒化镍（NiSe）纳米颗粒负载于不同质量比的石墨烯纳米片（GN）上，制得相应的NiSe/GNx（x=0.25至1.00）纳米杂化材料，从而结合石墨烯的高比表面积优势与NiSe均匀固定的催化位点特性。当质量比为1:0.50（即NiSe/GN0.50）时，该纳米杂化材料展现出更高的电催化活性和电解质扩散性能。相较于标准铂基（η=7.68%）染料敏化太阳能电池（DSSC），NiSe/GN0.50的光电转换效率提升至12%（η=8.62%）。这种效率提升主要源于NiSe的催化能力与石墨烯的多重界面电子转移路径，从而增强了电荷转移能力并加速了对电极/电解质界面的三碘离子还原动力学。循环伏安法（CV）、电化学交流阻抗（EIS）及塔菲尔极化研究结果证实了NiSe与GN的协同效应，以及该纳米杂化材料作为DSSC高效对电极（CE）的高度可行性。

    关键词： 光伏性能，对电极，石墨烯纳米片，硒化镍，染料敏化太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 采用含p型掺杂剂的可溶液加工四苯基卟啉空穴传输材料的高效钙钛矿太阳能电池

    摘要： 我们展示了一种高效的空穴传输材料（HTM）——可溶性非周边取代八己基四苯并卟啉（C6TBPH2），并将其应用于钙钛矿太阳能电池，同时确定了p型掺杂剂在提升采用该C6TBPH2 HTM器件光伏性能中的作用。通过添加p型掺杂剂，由于氧化C6TBPH2自由基阳离子的形成，反向偏压扫描下的填充因子和短路电流密度分别从0.20±0.02提升至0.66±0.03，从15±2提升至20.8±0.1 mA cm?2。因此，采用C6TBPH2 HTM的器件实现了15.2%的功率转换效率，与在类似条件下制备的使用商用HTM的器件相当。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、四苯基卟啉、光伏性能、p型掺杂剂

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 卤化甲铵钙钛矿太阳能电池中PbS量子点作为添加剂的研究：量子点包覆层的影响

    摘要： 胶体硫化铅量子点（QDs）已成功作为添加剂应用于卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）中，在钙钛矿结晶过程中充当成核中心。该策略的关键在于通过不同封端配体调控量子点的表面功能化。本研究考察了硫化铅QDs封端层对甲脒铅碘（MAPI）PSCs光伏性能的影响，测试了采用甲基铵铅碘（MAPI）、铯铅碘（CsPI）和4-氨基苯甲酸（ABA）等不同封端配体制备的PbS QD添加剂器件。PbS QDs的存在及其特定封端方式均显著影响沉积钙钛矿层的特性，进而改变光伏性能。所有封端配体体系中，PbS QDs的引入均形成更大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜，同时改善晶体择优取向与结晶度，但不同封端剂效果存在差异：ABA封端QDs对形貌特性影响更显著，而CsPI配体更有效提升钙钛矿薄膜的光学性能?；谡庑┯呕匦裕度隤bS QDs的钙钛矿薄膜器件展现出增强的光伏性能（ABA封端体系提升最显著），且ABA配体封端的QDs添加剂能降低钙钛矿薄膜中陷阱态导致的体相复合。本研究证明，通过溶液法钙钛矿薄膜中PbS QD添加剂的表面化学工程，为设计高质量材料开辟新途径，从而提升光电器件性能并实现更高光电转换效率。

    关键词： 成核中心、硫化铅量子点、钙钛矿太阳能电池、光伏性能、封端配体

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 一维吡咯烷鎓铅碘化物用于高效稳定的钙钛矿太阳能电池

    摘要： 由于具有优异的环境稳定性，低维钙钛矿在有机金属卤化物太阳能电池（OMHSCs）中的应用正迅速增长。本文报道了一种通过吡咯烷后处理在光活性三维甲基铵铅碘（3D MAPbI3）表面原位形成一维吡咯烷铅碘（1D PyPbI3）的方法。与3D MAPbI3相比，1D PyPbI3具有更宽的带隙和更强的环境稳定性，当其被引入OMHSCs时，既能作为隧穿接触层抑制载流子复合，又能形成抵御环境降解的坚固屏障。因此，所得MAPbI3器件的光电转换效率从平均14.86±0.65%提升至15.9±0.58%，同时显著延长了储存寿命稳定性。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池，一维钙钛矿，环境稳定性，吡咯烷，光伏性能，碘化吡咯烷铅，电荷复合

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于二苯并[a,c]咔唑的简易高效空穴传输材料：连接位点对钙钛矿太阳能电池光伏性能的关键作用

    摘要： 空穴传输层的薄膜形貌被证实是钙钛矿太阳能电池中电荷转移和界面性能的关键因素。本文构建了一种具有多反应位点的Y型二苯并[a,c]咔唑（DBC）核结构，其中将菲基团作为平面π结构整合到常规咔唑基元中。据此，通过在不同连接位点引入N-(4-甲氧基苯基)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺（F(Me)NPh）作为外围基团，合成了三种分子构型各异的DBC基空穴传输材料（HTMs）。当作为HTMs应用于钙钛矿太阳能电池时，具有扭曲非对称结构的DBC-2实现了20.02%的最高转换效率。此外，相应的无掺杂器件在手套箱和大气环境下分别展现出16.43%的功率转换效率及良好的器件稳定性。

    关键词： 空穴传输材料、二苯并[a,c]咔唑、钙钛矿太阳能电池、分子构型、光伏性能

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 用于高效倒置介观钙钛矿太阳能电池的自组装NiO微球

    摘要： 具有常规（n-i-p）和倒置（p-i-n）介观结构的钙钛矿太阳能电池（PSCs）通常比平面结构同类器件表现出更高的效率，因为介孔电荷传输层能为生长高质量钙钛矿晶体提供异质成核位点，并扩大电荷分离区域以实现更优的电荷提取。然而与已实现的极高甚至经认证的世界纪录效率的介观PSCs相比，倒置介观PSCs的显著改进尚未实现，这主要源于缺乏适用于制备介孔空穴传输层（HTLs）的合适p型半导体。本研究采用基于乳液的自下而上自组装策略，从分散良好的NiO纳米晶制备NiO微球，并进一步利用这些自组装NiO微球构建倒置介观PSCs的介孔NiO HTLs。与采用NiO纳米晶HTL的倒置平面PSC相比，这种由自组装NiO微球构成的介孔NiO HTL能提供更适宜的梯度能级排列、更优的载流子动力学特性及更低的器件暗态复合，从而显著提升光伏性能并几乎消除光电流-电压迟滞效应。基于乳液自下而上自组装的通用微球合成策略，将有效解决高效倒置介观PSCs制备中p型材料短缺的问题。

    关键词： 自组装NiO微球，光伏性能，倒置介观钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 微波辅助合成高能晶面TiO2纳米晶体——源自剥离多孔偏钛酸纳米片，具有增强的光催化与光伏性能

    摘要： 报道了一种简便的一锅微波辅助水热法，以剥离的多孔偏钛酸纳米片为前驱体，合成了以{110}晶面为主的金红石相TiO2四角棱柱、共暴露{101}/[111]晶面的锐钛矿相TiO2纳米棒与方形纳米棱柱、共暴露{101}/{010}晶面的锐钛矿相TiO2纳米菱形片以及以{010}晶面为主的锐钛矿相TiO2纳米纺锤体。研究了从剥离纳米片获得的金红石与锐钛矿TiO2纳米晶体的纳米结构及形成反应机理。剥离的具有扭曲六方空腔的偏钛酸纳米片向TiO2纳米晶体的转化过程包括：纳米片的溶解反应、初级[TiO6]8?单体成核，以及在微波辅助水热反应中金红石型和锐钛矿型TiO2晶核的生长。此外，在常压常温紫外光照射下，通过典型致癌致突变剂甲基橙(MO)的光催化降解评估了所制备锐钛矿纳米晶体的光催化活性。同时表征了不同形貌与晶面锐钛矿TiO2纳米晶体的染料敏化太阳能电池(DSSC)性能。与其他TiO2样品相比，{101}/[111]晶面的pH2.5-T175纳米晶体展现出最高的光催化与光伏性能，这主要归因于其最小粒径和最大比表面积。

    关键词： 高能晶面、光催化活性、光伏性能、锐钛矿相二氧化钛纳米晶体

    更新于2025-09-11 14:15:04