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oe1(光电查) - 科学论文

16 条数据
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  • 通过新设计非对称小分子受体的构象调控实现效率超15%的聚合物太阳能电池

    摘要： 聚合物太阳能电池（PSCs）的繁荣发展时期见证了分子设计方法在提升功率转换效率（PCE）方面取得的重大进展。设计不对称结构已被证明能有效调控能级和形貌，因而受到PSC研究领域的广泛关注。本研究开发了具有S型和C型构象的两种七元环与八元环不对称小分子受体（SMAs）——IDTP-4F和IDTTP-4F，用于探究构象形状与PSC效率的关系。这两种SMA在吸收光谱和能级上的相似性使构象成为唯一变量。此外，选用三种宽带隙聚合物给体（PM6、S1和PM7）来验证构象与光伏性能关系的普适性。最终，PM7:IDTP-4F体系实现了高达15.2%的冠军PCE，而PM7:IDTTP-4F为13.8%。值得注意的是，无论采用何种聚合物给体，S型的IDTP-4F在PSC中表现均显著优于其C型对应物IDTTP-4F，证实S型构象的性能优于C型。这项工作揭示了不对称SMA构象如何影响PCE，阐明了利用不同聚合物给体精细调控活性层形貌的特殊作用，并为突破15%以上的高效PCE提供了新思路。

    关键词： 小分子受体、功率转换效率、聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 溶剂添加剂对印刷型非富勒烯受体有机太阳能电池形貌及器件性能的影响

    摘要： 通过采用不同溶剂添加剂浓度进行加工来实现高效有机太阳能电池活性层的印刷及形貌控制，对于实现体异质结光伏器件的实际应用至关重要——该方法既能实现器件规?；?，又能优化其性能表现。本研究采用弯液面引导狭缝涂布工艺，印刷了含苯并二噻吩单元的共轭聚合物PBDB-T-SF与非富勒烯小分子受体IT-4F的活性层。添加1,8-二碘辛烷(DIO)以优化功率转换效率(PCE)。通过掠入射小角X射线散射(GISAXS)、掠入射广角X射线散射(GIWAXS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)，研究了不同溶剂添加剂浓度对材料内部纳米结构和表面形貌的影响；利用光致发光(PL)、紫外/可见吸收光谱和外量子效率(EQE)测量研究光学特性，并与相应PCE值相关联。添加0.25体积% DIO使平均PCE从3.5%提升至7.9%，而更高浓度时增效作用减弱。采用最佳溶剂添加剂浓度处理的印刷器件获得了8.95%的太阳能电池性能。因此，这种大规模制备方法能印刷出与旋涂法性能相当的优质太阳能电池。

    关键词： 狭缝涂布、溶剂添加剂、小分子受体、高效有机太阳能电池、印刷有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 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。基于旋涂法制备的PM6: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

  • 高效调控端基以实现效率超过15%的有机太阳能电池非对称小分子受体

    摘要： 非富勒烯有机太阳能电池(OSCs)因高性能小分子受体(SMAs)的进展而备受关注并取得突破性进展。短路电流密度(JSC)与开路电压(VOC)通常呈此消彼长的关系。如何平衡二者关系以获得高功率转换效率(PCE)仍是挑战。本研究设计合成了基于二噻吩并[3,2-b:2?,3?-d]吡咯(DTP)的不对称SMA受体TPIC、TPIC-2Cl和TPIC-4Cl（末端基团含不同氯代氰基茚酮）。随着氯原子数从0增至1再至2，这些不对称受体因电负性逐步增强而呈现显著红移吸收光谱，同时能级下移?；赑M7:TPIC-4Cl的OSCs实现了15.31%的冠军PCE，创非富勒烯二元不对称SMA体系最高纪录。该体系的优越性源于平衡的电荷传输、理想的相分离、高效激子解离与提取，以及SMA优异的π-π堆叠和结晶性。本研究凸显了通过不对称分子设计优化VOC与JSC平衡关系从而实现高效转换的重要策略。

    关键词： 不对称分子设计、小分子受体、基于氯化二氰基茚酮的端基、非富勒烯有机太阳能电池、功率转换效率

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 一种含氯代噻吩共轭侧链的非富勒烯受体，通过甲苯加工实现高性能聚合物太阳能电池

    摘要： 基于七环苯并二(环戊二烯并噻吩)电子给体核心(CBT)的小分子受体(SMAs)BTC-2F和BTH-2F分别设计合成，其侧链分别为氯代噻吩共轭链和噻吩共轭链。与非氯代受体BTH-2F相比，BTC-2F的吸收光谱略微蓝移，最低未占分子轨道(LUMO)能级(-3.91 eV)相近，最高占据分子轨道(HOMO)能级更深且电子迁移率更高。选用宽带隙聚合物PM6作为给体材料，采用非卤代溶剂甲苯制备体异质结聚合物太阳能电池。优化后的PM6:BTC-2F器件实现了12.9%的光电转换效率(PCE)，而PM6:BTH-2F器件的PCE仅为11.3%。结果表明，在共轭侧链中引入氯原子是优化SMA光电性能的有效策略。

    关键词： 小分子受体，窄带隙，功率转换效率，氯代噻吩基，聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于苯并二(环戊二噻吩)核与噻吩稠合端基的二维共轭受体在高效聚合物太阳能电池中的应用

    摘要： 先前通过侧链调控报道的非富勒烯小分子ITIC-SF，将PBDB-T-SF作为给体、ITIC2作为受体的聚合物太阳能电池(PSCs)功率转换效率从10.1%提升至ITIC-SF受体时的12.2%。为深入研究，本文将分子苯端基替换为噻吩环，获得两种新分子：噻吩共轭侧链含烷硫基取代基的BDTCH-IC，以及含烷硫基和氟取代基的BDTSF-IC。这两种分子的吸收边分别红移至824 nm和793 nm。增强的分子结晶度、促进的电荷提取及优化的形貌共同提升了小分子受体的光伏性能。采用给体PM6时，尽管给受体材料间最高占据分子轨道能级偏移较小，两种小分子受体仍展现出优异光伏性能。通过侧链与端基工程的协同优化，PSCs光伏效率提升至13.1%，并创下该系列分子迄今最佳短路电流(JSC)和填充因子纪录。结果表明侧链与端基修饰是提升小分子受体光伏性能的有效途径。

    关键词： 小分子受体、非富勒烯、端基、侧链工程、聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 短轴烷氧取代基对茚并二噻吩类受体分子自组装及光伏性能的影响

    摘要： 系统研究了系列窄带隙小分子受体（SMAs）中心烷氧侧链长度对其理化性质及基于该类SMA的聚合物太阳能电池（PSCs）光伏性能的影响。发现随着烷氧链长度增加，这些SMA在薄膜中的有序聚集逐渐增强。单晶结构进一步揭示侧链长度的微小变化会对分子自组装产生显著影响。相应PSCs的短路电流密度和功率转换效率值随SMA侧链长度增加而提升?；钚圆阒蠸MA的π-π相干长度随侧链长度增加而增大，这可能是PSCs中Jsc提升的原因。结果表明侧链长度的微小变化会对PSCs的分子自组装、形貌及光伏性能产生显著影响。本研究建立的结构-性能关系可为侧链工程及高效SMA材料设计提供重要指导。

    关键词： 聚合物太阳能电池、侧链工程、形貌、小分子受体、分子自组装

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用两种更高LUMO能级受体客体作为四元策略实现17.1%效率的有机光伏电池

    摘要： 四元混合有机太阳能电池采用四种混合材料组分（一种给体加三种受体、两种给体和两种受体，或三种给体加一种受体）作为活性层材料。使用四种材料组分使我们能够拥有更多材料选择和机制方案来提升光子-电子转换效率。本研究展示了一种新型四元材料体系案例：通过在主体二元体系PM6:Y6中添加IDIC和PC71BM作为客体受体，实现了17.1%的转换效率。IDIC与PC71BM的最低未占分子轨道（LUMO）能级均高于Y6，这是该四元器件获得更高开路电压（Voc）的原因之一。引入IDIC和PC71BM作为受体客体后，空穴与电子迁移率均得到提升，从而促进了短路电流密度（Jsc）的增加。通过研究三种受体组分的重量配比效应发现：空穴与电子迁移率的提升、空穴传输过程的加速以及单分子复合的减少，是促使Jsc和填充因子提高的关键因素。该四元器件案例证明了四元策略在提升有机光伏器件性能及转换效率方面的适用性。

    关键词： 小分子受体、有机光伏、四元太阳能电池、非富勒烯、富勒烯

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 小分子受体的非对称侧链工程助力高性能非富勒烯有机太阳能电池

    摘要： 基于苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)融合中心核结构，设计合成了三种具有不同侧链的新型小分子非富勒烯受体材料DPBDT-4Cl、POBDT-4Cl和COBDT-4Cl，以研究侧链对其性能的影响。DPBDT-4Cl的中心BDT单元上带有对称的苯基烷基侧链。为缩小带隙并降低空间位阻，系统地将苯基烷基链替换为柔性的给电子烷氧基侧链(POBDT-4Cl)和烷基侧链(COBDT-4Cl)，因此后两者具有不对称特征的侧链结构。从DPBDT-4Cl到POBDT-4Cl再到COBDT-4Cl，其光吸收能力、分子堆积行为和结晶度逐渐增强?；谡馊质芴宓钠骷硐殖龀?1%的功率转换效率(PCE)和低于0.55 eV的能量损失。与DPBDT-4Cl相比，POBDT-4Cl和COBDT-4Cl明显展现出更优的器件性能，短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)均得到提升，这主要归因于电荷复合减少和电荷传输增强。其中COBDT-4Cl实现了13.5%的高效率，短路电流密度达21.8 mA cm-2，填充因子为0.71，该结果在不对称特征小分子中处于最佳性能水平。

    关键词： 侧链、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩、小分子受体、不对称

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于异构端基的小分子受体显著提升聚合物太阳能电池性能：异构化作用机理洞察

    摘要： 与苯并封端基团（EGs）相比，噻吩并封端EGs由于噻吩环的非中心对称结构具有一些独特特性，使其容易形成不同类型的异构体。本研究开发了三种溴代噻吩并封端异构EGs，将其与IDTT核连接获得三种新型异构小分子受体（SMAs）：ITC-2Br、ITC-2Br1和ITC-2Br2。从ITC-2Br到ITC-2Br1，噻吩环上溴取代基的变化对物理化学性质和光伏性能影响较?。欢覫TC-2Br到ITC-2Br2，噻吩并环位置的改变导致吸收光谱、能级及光伏性能显著变化。理论模拟深入揭示了三种受体在吸收特性和电化学行为上的差异。得益于优异性能，基于ITC-2Br2的聚合物太阳能电池（PSCs）实现了13.1%的显著更高光电转换效率（PCE），远超ITC-2Br器件（10.9%）和ITC-2Br1器件（11.9%）。从ITC-2Br、ITC-2Br1到ITC-2Br2器件，短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）与PCE呈现同步单调递增趋势，证实了异构化策略的成功性，凸显了其在高性能SMA开发中的广阔前景。

    关键词： 聚合物太阳能电池、功率转换效率、异构化、小分子受体、端基团

    更新于2025-09-16 10:30:52