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采用非卤化、非芳香族溶剂制备的体异质结聚合物光伏电池
摘要： 将光伏器件作为太阳能转化为电能的转换技术，既符合全球能源需求，又能同时减轻传统能源对环境造成的负面影响。虽然聚合物太阳能电池被公认为清洁可再生的电力生产方式，但其制造工艺仍涉及有毒元素。以体异质结有机太阳能电池为例，活性层薄膜的形成通常使用氯苯（CB）、二氯苯（DCB）或氯仿（CF）等卤代溶剂，这些物质对人体和环境存在一定毒性风险。本研究旨在证明：采用环境友好型低毒溶剂制造有机太阳能电池具有可行性，其最终效率与传统卤代溶剂加工的器件相当。通过汉森溶解度参数（HSP）分析，我们筛选出与器件活性层所用给体聚合物及受体分子具有化学相容性的非卤代非芳香族溶剂。随后对制备的器件进行表征，并将其光伏响应与传统器件进行对比。
关键词： 非卤代溶剂、聚合物太阳能电池、光伏器件、非芳香族溶剂、太阳能、卤代溶剂、汉森溶解度参数
更新于2025-09-23 15:21:01
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非卤化溶剂对溶液法制备光伏用聚合物薄膜主要性能的影响：一项计算研究
摘要： 有机光伏（OPV）器件虽已实现较高的太阳能转换效率，但其制备通常需使用含卤素的有毒溶剂。因此，在OPV器件实现工业化大规模生产前，亟需用环保溶剂替代这些有毒溶剂。理论工具在此类新溶剂的研发中或将成为有力助手。为深入理解溶剂与聚合物相互作用的机理，本研究采用经典分子动力学（MD）方法模拟了两种不同溶剂加工的聚[4,8-双(2-乙基己氧基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基-3-氟-2-[(2-乙基己?；?羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]（PTB7-Th）薄膜的形成过程——该材料是OPV中广泛应用的给体材料。第一种溶剂为实验室常用的高毒性邻二氯苯（o-DCB），第二种则是适用于OPV制造的环保型邻甲基茴香醚（o-MA）。我们通过溶剂蒸发协议模拟PTB7-Th薄膜形成过程，证实理论MD计算能捕捉到o-DCB与o-MA蒸发所形成薄膜宏观性质的差异：含卤溶剂与聚合物的相互作用会破坏侧链噻吩二基团与主链的键合，这些缺陷可能形成影响电荷传输的陷阱，并导致吸收光谱蓝移。通过蒙特卡洛方法，我们还验证了MD模拟形貌对空穴迁移率的影响。理论结果与实验测量高度吻合，均表明o-MA能在不损失器件关键性能的前提下制备聚合物薄膜。本研究表明，理论计算对绿色工艺制备聚合物薄膜的形貌优化具有重要指导意义。
关键词： 溶剂蒸发、PTB7 - Th、分子动力学、有机光伏、卤代溶剂、环保溶剂、空穴迁移率
更新于2025-09-23 15:19:57