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oe1(光电查) - 科学论文

285 条数据
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  • 氯化和硒吩π桥协同效应提升光伏性能

    摘要： 在有机太阳能电池的快速创新中，聚合物给体对实现高功率转换效率（PCE）起着重要作用。给体聚合物的强分子间相互作用和深的最高占据分子轨道（HOMO）有助于形成有利的相分离和高开路电压（Voc），从而显著提升器件性能。本研究通过联合氯代4,8-双(噻吩-2-基)-苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩（T-BDT）与硒吩π桥，设计并合成了一种新型聚合物给体PBBSe-Cl。与未氯代且无π桥的母体聚合物PBB相比，PBBSe-Cl表现出更强的吸收、更好的分子平面性及更优的分子聚集性。此外，PBBSe-Cl与受体Y6共混时展现出理想的相分离和双连续互穿网络结构?；诖?，采用PBBSe-Cl的倒置器件实现了14.44%的优异PCE，同时短路电流密度（Jsc）提升至24.07 mA cm?2，填充因子（FF）达73.16%。而其母体聚合物PBB和PBBSe-H仅呈现较低器件性能。值得注意的是，PBBSe-Cl基器件实现了极低的能量损失（Eloss）0.51 eV。研究表明，在共轭侧链和硒吩π桥上引入氯原子可通过同步增强器件电流密度和填充因子来逐步提升聚合物太阳能电池效率。合理运用氯代策略与硒吩π桥是开发高效太阳能转换材料的简便有效途径。

    关键词： 硒吩π桥、有机太阳能电池、功率转换效率、氯化作用、聚合物给体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 作为电子供体的空穴传输型聚树枝状大分子在高效电荷传输的低供体有机太阳能电池中的应用

    摘要： 近期关于体异质结有机太阳能电池的研究表明，电子受体的光激发及随后的光诱导空穴转移过程对光电流产生具有重要作用。为明确供体在光诱导空穴转移过程中的作用，我们通过开环易位聚合合成了一系列基于三苯胺、具有机械柔性非共轭主链的空穴传输型聚树枝状大分子，并将其应用于低供体含量太阳能电池。研究发现这些聚树枝状大分子保留了母体树枝状大分子的空穴传输特性，溶液加工纯膜的空穴迁移率约为10?3 cm2/(V·s)。但当与[6,6]-苯基-C70-丁酸甲酯(PC70BM)共混时，性能最佳的聚树枝状大分子形成的薄膜具有平衡且较高的空穴/电子迁移率（约5×10?? cm2/(V·s)）。相比之下，相同浓度下母体树枝状大分子:PC70BM共混膜的电子迁移率比空穴迁移率高四个数量级。6 wt%聚树枝状大分子:PC70BM共混膜中平衡的载流子迁移率使最大功率点处不存在二阶双分子复合损失，器件实现了0.65的填充因子和2.1%的能量转换效率，较母体树枝状大分子:PC70BM共混电池提高了近三倍。

    关键词： 光诱导空穴转移、电荷传输、有机太阳能电池、空穴传输型树枝状聚合物、低给体含量

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 非相干照明下的光化学动力学：自组装分子J-聚集体中的光捕获

    摘要： 有机自组装分子J-聚集体中的输运现象因其在新颖有机光伏器件设计中的潜在作用而长期备受关注。大量理论和实验研究基于"激子由相干激光光源诱导或特定发色团局部激发产生"的假设，描述了J-聚集体中的激子能量转移过程。然而这些假设可能无法准确评估J-聚集体的效率——特别是作为有机太阳能电池构建?？槭钡男阅堋Ｗ匀惶跫?，J-聚体会受到非相干光源（如阳光）照射，这种光照会作用于整个光合复合体而非单个分子。本研究首次报道了非相干太阳光照射下自组装分子聚集体中光合能量转移效率的研究成果。通过建立菁染料J-聚集体的简化模型，我们证明采用非相干光激发时，长程传输效率会得到提升。这些结果表明：对于需要高效非相干诱导长程激子传输的器件（如高效有机太阳能电池），J-聚集体确实是理想候选材料。

    关键词： 非相干照明、激子传输、有机太阳能电池、J-聚集体、光合能量传输

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 离域作用促进有机太阳能电池中的电荷分离

    摘要： 过去三十年间，利用π共轭聚合物的有机太阳能电池（OSCs）因其重量轻、薄膜柔韧及低成本制造等潜在优势备受关注。然而其光电转换效率（PCE）始终远低于无机同类器件。电荷转移激子的成对复合是OSCs中的主要能量损失过程。本文综述了我们近期通过瞬态吸收光谱研究体异质结OSCs中成对复合现象的最新进展，包括聚合物结晶度对非富勒烯受体基OSCs中电荷产生与解离机制的影响，并首次展示了兼具高PCE与低光子能量损失的实例。本焦点评述特别强调了电荷波函数离域化对抑制成对复合的重要作用。

    关键词： 聚合物结晶度、功率转换效率、有机太阳能电池、瞬态吸收光谱、解离机制、光子能量损失、π-共轭聚合物、电荷产生、非富勒烯受体、成对复合

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过优化受体结晶与形貌提升电荷转移与传输性能，实现效率达16.88%的高效有机太阳能电池

    摘要： 采用非富勒烯受体的单层有机太阳能电池（OSC）已实现16%的转换效率。这一突破为下一代OSC材料研发注入了新动力。除电子结构优化外，研究指导高效体异质结混合物形成高效率的关键固态结构至关重要，这有助于理解如何配对高效给受体组合并优化薄膜形貌。本研究通过全面分析揭示了形貌细节：结果表明Y6能在加工溶剂和热退火条件调控下，形成共轭主链垂直于基底取向的独特二维堆积结构。该形貌能提升载流子传输效率并实现超快空穴/电子转移，从而改善器件性能——最佳优化器件实现了16.88%的功率转换效率（经认证为16.4%）。这项工作阐明了薄膜形貌的重要性及其影响器件性能的机制。通过从材料设计到器件优化的全套分析方法和工艺条件，最终获得高效太阳能电池，这将为未来OSC技术发展提供重要参考。

    关键词： 多长度尺度形貌、非富勒烯受体、功率转换效率、有机太阳能电池、二维电子传输

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 一种用于有机太阳能电池的高效中带隙非富勒烯受体

    摘要： 基于2-(1-氧代-1,2-二氢-3H-苯并[b]环戊二烯[d]噻吩-3-亚基)丙二腈端基单元开发了一种中带隙受体IBCT。该材料光学带隙为1.65 eV，与宽带隙共聚物给体L1共混制备单结有机太阳能电池时，实现了11.26%的功率转换效率和1.02 V的开路电压。以L1:IBCT太阳能电池作为前电池构建叠层器件后，获得了15.25%的效率。IBCT是目前性能最佳的中带隙受体之一。

    关键词： 有机太阳能电池、中带隙受体、串联太阳能电池、功率转换效率

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于提高非富勒烯有机太阳能电池效率的绝缘聚合物

    摘要： 一系列绝缘聚合物首次被用作非富勒烯有机太阳能电池（OSC）的添加剂。研究发现，仅需在OSC活性层中添加5.0 wt%的聚苯乙烯，就能使相对功率转换效率（PCE）显著提升高达16%。其他具有线性非共轭主链和不同侧链的绝缘聚合物也被引入OSC，结果显示PCE提升幅度随侧链尺寸减小而降低。另一个重要发现是聚合物添加剂的玻璃化转变温度：当该温度高于活性层的热退火温度时，聚合物添加剂会对器件性能产生负面影响，且器件效率会随添加量增加而单调下降。因此，绝缘聚合物添加剂在非富勒烯OSC中的作用可归因于活性层薄膜的重建效应——这种重建提高了体异质结中有机半导体的结晶度、载流子迁移率和载流子寿命。本研究为OSC中聚合物添加剂的选择提供了指导原则，其考量因素超越了添加剂本身的光电特性。

    关键词： 非富勒烯、绝缘聚合物、有机太阳能电池、添加剂、玻璃化转变温度

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 新型高能茚二酮基平面给体用于稳定高效的有机太阳能电池

    摘要： 本研究记录了一种新型高能吲哚二酮基D-π-A平面分子——2-(5″-己基-[2,2′:5′,2″-三噻吩]-5-基)亚甲基)-1H-茚-1,3(2H)-二酮(H3T-ID)的合成，该分子作为体异质结有机太阳能电池(BJH-OSCs)的给体材料。研究全面考察了其光物理性质、光电特性及显微图像。H3T-ID表现出良好的吸收特性（最大吸收波长约495 nm），光学带隙约1.98 eV。分子中的π间隔基和己基侧链显著改善了薄膜形貌与分子堆积，增强了电荷传输能力。相较于PC61BM受体，该有机分子的HOMO能级匹配良好且LUMO能级显著更高。以H3T-ID为给体、PC61BM为受体制备的BHJ-OSC器件展现出最高光电转换效率~4.05%，优异的短路电流密度~10.43 mAcm?2、开路电压~0.77 V及填充因子0.51。稳定性测试表明，未封装器件在15天内保持初始效率超80%，显示出良好的重现性与稳定性。

    关键词： 稳定性、茚二酮、平面型、异质结、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 迈向可靠的高性能有机太阳能电池：分子、加工与监测

    摘要： 有机太阳能电池（OSC）器件效率的稳步提升，加之稳定性、易加工性等相关特性的改进，有望提供现实可行的商业化方案。高性能给体/受体分子材料与定制缓冲层的引入，为该领域复兴注入了动力。通过发展三元混合及叠层架构等进阶方案，该技术有望达到具有竞争力的水平。但在全天候长期性能评估中，器件降解程度仍是主要挑战。本文视角研究重点探讨这些限制稳定性的关键因素：随时间演变的微观结构/形貌变化、分子能级决定的界面特性，构成了核心的内在降解路径。我们将阐述多种抑制活性层相关降解途径的策略，其中电场辅助热退火工艺不仅能缓解降解，还可同步形成有利的垂直相分离活性层形貌。此外，我们强调光电流噪声测量在监测降解程度及预测OSC长期性能趋势方面的应用价值。

    关键词： 加工方法、光电流噪声测量、电场辅助热退火、器件效率、降解、给体和受体分子、有机太阳能电池、稳定性、三元和串联架构

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 延迟荧光发射体助力三元有机太阳能电池实现近17%效率，兼具增强的存储稳定性与降低的复合能量损失

    摘要： 电荷转移态（CT）在激子扩散、解离及电荷复合机制中起着重要作用。通过增强CT激子的利用并抑制其复合过程，是提升有机太阳能电池（OSC）性能的有效途径。本研究提出一种有效方法：在OSC中引入延迟荧光（DF）发射体3,4-双(4-(二苯氨基)苯基)苊并[1,2-b]吡嗪-8,9-二腈（APDC-TPDA）。该材料的长寿命单线态激子可向聚合物给体转移以延长激子寿命，从而确保充分的扩散与解离时间；同时其高三线态能级（T1）能有效阻止CT态向T1态的反向能量转移。含APDC-TPDA的三元OSC实现了16.96%的高光电转换效率（PCE），并将复合能量损失降至0.46 eV。值得注意的是，该三元器件还展现出优异的存储稳定性——储存55天后仍保持初始效率的96%。此外，这种三元策略具有普适性，采用不同DF发射体的多种OSC体系均获得显著增效。这些结果表明，三元策略为高性能OSC设计提供了新思路。

    关键词： 延迟荧光、复合能量损失、有机太阳能电池、电荷转移态、储能稳定型太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57