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与高分子量、高空穴迁移率聚合物共混的薄膜中非富勒烯受体的电子传输显著增强：厚膜非富勒烯聚合物太阳能电池展现出高填充因子
摘要： 采用高空穴迁移率（μh）聚合物已成功克服厚富勒烯活性层中的填充因子（FF）衰减问题。然而，对于含非富勒烯受体的厚活性层而言，该挑战依然存在。本研究展示了一种基于高μh聚合物给体、具有高FF和高效能的非富勒烯厚活性层体系。通过高分子量聚合物诱导混合薄膜获得更高电子迁移率（μe达1×10?3 cm2/(V·s)），在320纳米厚共混膜中实现了空穴与电子传输相对平衡的μh/μe比值（4.42）。相较于原始IEICO-4F非富勒烯薄膜，共混膜的电子迁移率提升8倍，这对应着IEICO-4F片层更紧密的交错排列及分子面内(200)晶面更高取向度的有序排列——这些结构特征显著促进了电子传输。最终，采用320纳米厚二元非富勒烯活性层的太阳能电池展现出超过70%的卓越FF值及13.2%的功率转换效率，这是以高μh聚合物作为给体取得的突破性进展。研究结果表明，高μh聚合物给体有望成为非富勒烯聚合物太阳能电池的优选方案。
关键词： 非富勒烯受体、厚膜聚合物太阳能电池、填充因子、电子传输、高空穴迁移率聚合物
更新于2025-09-23 15:21:01
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子电池特性对两端钙钛矿-硅串联太阳能电池填充因子的影响
摘要： 串联太阳能电池的性能取决于其组成子电池的性能。虽然这种依赖关系在开路电压（Voc）和短路电流方面理论上较为直接，但对于填充因子（FF）及由此产生的效率而言则是间接的。我们通过简单模拟研究，通过系统改变各子电池的串联电阻、并联电阻和局部缺陷，分析其对串联电池性能的影响。结果表明：串联电阻对单结器件的FF影响显著，但对串联器件影响微弱；而并联电阻（分流效应）则呈现相反规律。我们发现当局部缺陷出现在电流受限子电池中时，对串联器件的限制最为严格。因此串联器件的FF与其子电池FF之间不存在明显关联。最后我们比较了两种底电池设计方案，强调采用高Voc底电池对实现高效串联电池的重要性。
关键词： 串联电阻、串联太阳能电池、并联电阻、钙钛矿-硅、局部缺陷、填充因子
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过改变烷基链分支位置提升小分子受体性能以实现高效非富勒烯有机太阳能电池
摘要： 以Y6为代表的新一代小分子受体（SMA）材料的出现，推动了有机太阳能电池（OSC）器件性能的显著提升。本研究通过合理调整烷基链分支位置远离Y6主链，设计合成了两种新型受体Y6-C2和Y6-C3。与Y6相比，Y6-C2具有相似的光学和电化学性质，但展现出更优的分子堆积和更高的结晶度；而Y6-C3在固态下则表现出比Y6和Y6-C2更显著的蓝移吸收?；谛糠ㄖ票傅腜M6:Y6-C2 OSC器件实现了15.89%的功率转换效率（PCE），高于Y6（15.24%）和Y6-C3（13.76%）基器件，创下非富勒烯OSC旋涂器件的最高纪录。值得注意的是，Y6-C2与PC71BM具有良好的兼容性，由此构建的三元器件PM6:Y6-C2:PC71BM（1.0:1.0:0.2）展现出17.06%的卓越PCE和0.772的优异填充因子（FF）。本研究深化了对先进SMA材料构效关系的理解，证明通过精细调控烷基链分支位置来优化SMA结构是提升其性能的有效策略。
关键词： 功率转换效率、填充因子、小分子受体、烷基链分支位置、有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用ITO作为前接触层使CIGS太阳能电池效率提升23%
摘要： 本文提出了一种基于铜铟镓硒（CIGS）材料的太阳能电池结构。通过采用氧化铟锡（ITO）作为前接触层，该设计结构的效率得以提升。利用SILVACO ATLAS软件对器件进行了全面细致的分析，计算了开路电压（Voc）、最大功率密度对应电压、短路电流密度（Jsc）、最大输出功率（Pm）和填充因子（FF）等关键设计参数。以ITO为前接触层的CIGS太阳能电池实现了23.074%的优化效率，因此该设计方案是实现超高转换效率的理想选择。
关键词： 填充因子、效率、ITO（氧化铟锡）、CIGS（铜铟镓硒）、太阳能电池、TCAD（技术计算机辅助设计）
更新于2025-09-23 15:19:57
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低效染料敏化太阳能电池（DSSCs）电学参数的研究
摘要： 氧化铟锡（ITO）/密度（d）-二氧化钛（TiO2）/无孔（nonp）-TiO2是一种基于TiO2的双层光阳极。这些用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）的光阳极具有无孔TiO2表面，并且ITO层非常厚。使用这些光阳极制备了DSSCs。通过分析其电流密度-电压（J-V）特性，发现其效率较低，且J-V曲线呈线性而非矩形。本研究考察了由于采用无孔TiO2表面光阳极和过厚ITO接触层而导致低效DSSCs的暗电流（IDC）、串联电阻（Rs）与分流电阻（Rsh）之间的关系，以评估其填充因子（FF）。结果显示，由于IDC较高和Rsh较低，低FF值的DSSCs在J-V图中呈现线性特征。低效DSSCs的J-V曲线因Rsh过低和Rs过高而呈线性。此外，过厚的ITO层虽然降低了光阳极的电阻，但这些光阳极中的电子无法通过DSSCs的ITO接触层有效传输至外部电路。
关键词： 填充因子、线性、无孔、背电子、低效率、暗电流、电池电阻
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过优化In2O3:H和金属背反射层提升p-i-n型a-SiGe:H薄膜太阳能电池的短路电流密度与填充因子
摘要： 本工作通过优化氢化氧化铟（In?O?:H，简称IOH）和银/铬/铝（Ag/Cr/Al）背反射层（BR），制备了高效p-i-n结构氢化非晶硅锗（a-SiGe:H）薄膜太阳能电池。采用包括铝（Al）、Ag/Cr/Al及IOH/Ag/Cr/Al等背反射材料的逐层薄膜构建太阳能电池，有效提升了短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF），从而改善了电池输出性能。研究发现，通过调节水蒸气分压（PH?O）可调控IOH层的低电阻率、低载流子浓度与高迁移率特性。相较于仅采用铝背反射的初始电池，IOH/Ag/Cr/Al背反射结构因优异的光电性能使Jsc提升了13.4%。在复合电极中添加银和铬与铝组合后，550-900 nm长波段的外量子效率光谱响应显著增强。使用最优PH?O条件下制备的IOH层相比无该层结构，Jsc进一步获得1.13 mA/cm2的大幅提升。最终成功制备出Jsc达18.40±0.03 mA/cm2、FF为69.48%的高效a-SiGe:H太阳能电池，其转换效率高达9.27%。
关键词： IOH、背反射器、薄膜太阳能电池、Jsc（短路电流）、a-SiGe:H（氢化非晶硅锗）、FF（填充因子）
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于两种二维共轭聚合物给体的全聚合物太阳能电池效率与稳定性研究：实现78%的高填充因子
摘要： 实现高填充因子（FF）是全聚合物太阳能电池（all-PSCs）面临的重大挑战，因为FF受多种复杂因素影响。本研究采用两种具有不同侧链的中带隙二维共轭共聚物J61和J71作为给体，与典型电子受体聚合物N2200构建高效全PSCs。最终，J61:N2200器件获得中等光伏性能，功率转换效率（PCE）为6.58%，FF为60.18%；而基于J71:N2200的全PSCs则展现出卓越的PCE（9.31%）和前所未有的FF（78.00%）。据我们所知，78%的FF值创造了二元全PSCs体系的纪录，证明全PSCs可实现与其他PSCs体系相当优异的FF。良好的混合形貌、分子取向、平衡的电荷传输及抑制的复合共同促成了J71:N2200器件的卓越光伏性能。此外，J71:N2200全PSCs还表现出较弱的光伏特性厚度依赖性及优异的长期器件稳定性（分别在氮气和空气中）。这些结果表明，具有三烷基甲硅烷基侧链的J71是开发未来实际应用高性能全PSCs的有前景聚合物给体候选材料。
关键词： 高效率、填充因子、稳定性、全聚合物太阳能电池、给体
更新于2025-09-19 17:13:59
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仙人掌果提取物作为染料敏化太阳能电池的光敏剂
摘要： 在本研究中，我们探索了仙人掌果提取物作为染料敏化太阳能电池（DSSC）的光敏剂。该光敏剂采用乙醇作为溶剂通过提取法从仙人掌果中分离获得，并分别通过XRD、SEM、UV-VIS-DRS和FTIR光谱对其结构、形貌及光学特性进行了表征。仙人掌果提取物的UV-VIS吸收光谱和FTIR光谱证实了甜菜花青素及羟基的存在，这些基团可锚定在TiO2表面?？杉馇?34 nm处的显著吸收峰表明该提取物含有甜菜花青素，这一特性使其具备作为DSSC敏化剂的潜力。天然染料吸附后TiO2的反射边发生红移，XPS分析显示了吸附于TiO2表面的天然染料所携带羟基（O-H）的电荷状态。所制备的DSSC转换效率（?）达0.56%，最高填充因子（FF）为85.0%，开路电压（Voc）0.56 V，短路电流密度（Jsc）1.17 mA/cm2。该填充因子数值表明通过提升效率，仙人掌果提取物在DSSC中的应用潜力值得进一步探索。
关键词： 染料敏化太阳能电池、羟基、仙人掌果提取物、光敏剂、二氧化钛、填充因子、甜菜红素、转换效率
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有镀铜接触的硅异质结太阳能电池的湿热诱导降解
摘要： 湿热暴露是测试封装组件中太阳能电池耐久性的最严苛环境之一。湿热应力会引发太阳能电池及组件的多种退化模式：例如电极与互联线路的吸湿腐蚀、聚合物材料劣化及/或热激活扩散过程。为筛查这些潜在退化模式及其他问题，我们对采用镀铜接触结构的硅异质结（SHJ）单电池组件进行了85°C/85%相对湿度的长期湿热测试。这些SHJ电池分别采用两种常见封装材料（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA和聚烯烃弹性体POE）以及两种结构（玻璃-背板与玻璃-玻璃）进行层压封装。 我们观察到太阳能电池最大功率（PMP）的所有构成参数——电流、电压及填充因子均出现退化，并发现随着应力增加存在载流子复合增强与非理想二极管特性加剧的证据。对于玻璃-背板结构，EVA封装样品的PMP退化程度通常比POE高约1.5倍，且不同封装材料呈现差异化退化模式。玻璃-玻璃?？樗涑氏窒嗨魄魇频潭冉锨?。另一项实验显示，非金属化SHJ前驱体经湿热处理后有效少数载流子寿命降低，这表明除接触相关退化外还存在其他预期内的退化机制，并验证了复合增强现象的观测结果。
关键词： 镀铜（Cu）触点、可靠性、硅异质结（SHJ）、填充因子（FF）、封装材料、湿热（DH）
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第十届计算、通信与网络技术国际会议(ICCCNT) - 印度坎普尔(2019年7月6日-8日)] 2019年第十届计算、通信与网络技术国际会议(ICCCNT) - 一种以石墨烯为电子传输层的有机-无机太阳能电池：提高载流子收集效率的方法
摘要： 基于甲基铵铅卤化物的太阳能电池因其高效率和低制造成本，为解决地球能源危机展现出巨大潜力。虽然还有其他材料会影响钙钛矿太阳能电池的性能，但这些材料无非是电子传输材料和空穴传输材料。本文主要聚焦电子传输材料的行为与性能——它们通常通过同时提升开路电压和短路电流来提高钙钛矿太阳能电池的效率。重点讨论了石墨烯作为电子传输材料的作用，并将其与其他金属氧化物电子传输材料及有机基电子传输材料进行对比。当采用石墨烯作为电子传输材料时，钙钛矿太阳能电池的预测性能指标如下：最大功率转换效率(PCE)=23.42%，短路电流密度=3.25A/m2，开路电压=0.86V，填充因子=0.83。因此，石墨烯基电子传输材料可能成为提升钙钛矿太阳能电池性能的突破口。
关键词： 电子传输材料、填充因子、效率、开路电压、石墨烯、钙钛矿太阳能电池、短路电流密度
更新于2025-09-16 10:30:52