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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 减少卤化铅钙钛矿太阳能电池材料中的缺陷态

    摘要： 为了达到基于铅的金属卤化物钙钛矿太阳能电池的理论效率极限，必须提升电压，因为其受非辐射复合影响较大。钙钛矿材料中存在本征缺陷，这些缺陷可作为肖克利-里德-霍尔复合中心。多项实验与计算研究已对带隙内的此类缺陷态进行了表征。我们通过区分不同降缺陷机制，系统概述了组分工程策略。掺杂效应可分为对以下两方面的影响：(1) 结晶过程；(2) 晶格特性。掺杂离子的引入通过以下途径影响晶格特性：(a) 晶格应变弛豫；(b) 化学键增强；(c) 带隙调控。研究表明未掺杂钙钛矿的本征晶格应变会诱发空位形成，而Cl、F和Cd等较小离子的掺入会提高空位形成能。Zn掺杂被报道既能引发应变弛豫，又可增强化学键作用。结合采用密度泛函理论(DFT)计算定量定性分析不同掺杂剂降缺陷倾向的计算研究与实验研究，对于深入理解（如碘空位动力学与碘间隙原子光化学等机理）并最终建立更合理的最优光伏材料筛选方法至关重要。

    关键词： 半导体、太阳能、光伏技术、掺杂、薄膜材料、电压损耗、稳定化、优化、电荷产生、光捕获

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 有机太阳能电池中低能量损失下的高效电荷产生：关键问题综述

    摘要： 有机太阳能电池（OSCs）中光吸收会生成强束缚激子。要实现高效电荷产生，需要较大驱动力，但这会导致较大能量损失（Eloss），严重阻碍OSCs功率转换效率（PCEs）的提升。近年来非富勒烯OSCs发展取得重大突破，这类器件能在驱动力可忽略的情况下实现高效电荷产生，这引发了一个关于激子如何分裂为自由电荷的基础性问题。从化学结构角度看，给体与受体间的分子静电势差异可能对促进电荷分离起关键作用。虽然电荷产生导致的Eloss已得到抑制，但电荷复合（尤其是通过非辐射途径）严重限制了PCEs的进一步提升。在驱动力可忽略的OSCs中，最低激发态——一种混合局域激子-电荷转移态——被认为与非辐射Eloss密切相关。本综述探讨了高效OSCs在低Eloss值下的高效电荷产生机制，并重点指出为实现PCEs新突破（约20%）需要解决的关键问题。

    关键词： 能量损失、有机太阳能电池、非富勒烯受体、静电势、电荷产生

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • HAT-CN/TAPC异质结中高效的电荷产生与注入助力高效串联有机发光二极管

    摘要： 采用由1,4,5,8,9,11-六氮杂三亚苯基-六氰基(HAT-CN)/1,1-双[(二-4-甲苯氨基)苯基]环己烷(TAPC)组成的有机异质结(OHJ)同时作为电荷产生层(CGL)和电荷注入层，制备出高效长寿命叠层有机发光二极管(OLED)。与传统叠层OLED相比，利用OHJ同时作为CGL和电荷注入层的叠层OLED不仅显著提升了电流效率和量子效率，更重要的是大幅提高了功率效率和稳定性。其最大效率高达42.0%、159.5 cd A?1和92.7 lm W?1，寿命达到1350小时，远超传统叠层OLED的34.3%、130.2 cd A?1、75.0 lm W?1及859小时的性能指标。OHJ同时作为CGL和电荷注入层实现了更平衡的电荷产生与注入，从而显著改善了叠层OLED的性能表现。这些结果充分验证了OHJ作为CGL和电荷注入层的有效性，也为高性能OLED的发展提供了新途径。

    关键词： 电荷产生、有机异质结、电荷注入器、长寿命、高效率

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 高效非富勒烯有机太阳能电池中电子极化实现的无障碍电荷分离

    摘要： 电荷转移（CT）态在给体/受体（D/A）界面分离为自由电荷的过程对有机太阳能电池（OSCs）起着核心作用。由于库仑吸引力较强，其分离机制尚不明确，尤其是对于激子解离驱动力较低的高效非富勒烯（NF）OSCs。本研究证明，基于一系列A-D-A受体（ITIC、IT-4F和Y6）的OSCs可通过电子极化显著克服库仑势垒。与富勒烯基D/A异质结不同，由于A-D-A受体中静电相互作用对电子的强稳定作用和对空穴的不稳定作用，非富勒烯异质结中给体空穴与受体电子的极化能从界面到纯区域均显著提升。特别是当在ITIC中引入氟取代基和缺电子核后，增强的极化能可完全补偿IT-4F和Y6基异质结中的库仑吸引力，从而实现无势垒电荷分离。

    关键词： 静电相互作用、诱导效应、电荷产生、有机光伏、非富勒烯受体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于苯并二噻吩的给体聚合物中噻吩侧链取代与主链氟化协同最小化ITIC基有机太阳能电池中的载流子损失

    摘要： 基于非富勒烯受体（NFA）的有机太阳能电池性能已超越富勒烯基器件，但其光物理机制尚不明确。本研究以ITIC为NFA，通过改变苯并二噻吩（BDT）-噻吩共聚物给体聚合物主链侧链取代基及主链氟化程度，揭示了其与体异质结（BHJ）太阳能电池光物理过程及性能的关联。当给体聚合物采用烷氧基取代时，观察到增强的束缚激子复合及更快的自由电荷非束缚复合，导致短路电流与填充因子同步受限；而噻吩基取代虽能抑制束缚激子复合（但非束缚复合仍显著），使短路电流密度提升却未改善填充因子。唯有噻吩基取代与主链氟化的协同作用，才能实现高效电荷分离与非束缚复合的大幅降低，最终获得超过60%的填充因子。时间延迟收集场测量证实：噻吩基取代给体聚合物:ITIC体系中电荷产生与电场无关，而烷氧基取代聚合物:ITIC共混体系呈现弱电场依赖性，表明低填充因子主要源于非束缚复合。该研究阐明了典型NFA（ITIC）体系中给体聚合物结构、BHJ光物理特性与器件性能的相互作用，尤其建立了给体聚合物化学结构与ITIC基BHJ共混体系中动力学参数变化及各过程产率的定量关联。

    关键词： 非富勒烯受体、超快光谱学、体异质结、电荷产生、有机光伏

    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

  • 具有可控结晶特性的萘二酰亚胺基三元共聚物，用于制备全聚合物太阳能电池中高电子迁移率和最佳共混形貌

    摘要： 我们报道了一系列新型n型无规共聚物（P(NDI2OD-Se-Th x)，其中x=0、0.5、0.7、0.8、0.9、1.0），这些共聚物由萘二酰亚胺（NDI）、硒吩-2,2'-噻吩（Se-Th）和硒[3,2-b]噻吩（SeTh）组成，用于制备高效全聚合物太阳能电池（all-PSCs）和有机场效应晶体管（OFETs）。为研究聚合物结晶度对器件性能的影响，我们调节了P(NDI2OD-Se-Th x)中Se-Th与SeTh组分的比例，发现随着Se-Th比例升高，结晶性增强。因此OFET电子迁移率随Se-Th比例增加而提升，在P(NDI2OD-Se-Th 1.0)中达到最高值1.38×10?1 cm2 V?1 s?1。然而基于PBDB-T:P(NDI2OD-Se-Th x)的全聚合物太阳能电池性能与Se-Th比例呈非线性关系，其中P(NDI2OD-Se-Th 0.8)表现出最优性能，功率转换效率达8.30%。这归因于更高Se-Th比例下全聚合物共混物中更强的结晶驱动相分离。在P(NDI2OD-Se-Th 0.8)的最优结晶度条件下，全聚合物太阳能电池的相分离程度、畴纯度和电子迁移率均实现优化，从而增强了电荷产生与传输。本研究阐明了通过调控结晶性与电学性能来设计适用于高效OFETs和全-PSCs的功能性n型聚合物的结构-性能-效能关系。

    关键词： 有机场效应晶体管、硒代[3,2-b]噻吩、聚合物结晶度、n型无规共聚物、硒吩-2,2'-噻吩、电荷产生、全聚合物太阳能电池、电荷传输、萘二酰亚胺

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过有机太阳能电池中的电荷产生解码电荷复合

    摘要： 对有机太阳能电池中电荷载流子光生与复合机制的深入理解仍是一项持续进行的工作。在给体:受体（本体）异质结有机太阳能电池中，电荷光生与复合通过电荷转移态（单重态或三重态）的动力学相互关联。尽管许多给体:受体体系实现了高电荷光生量子产率，但在低迁移率体系中，仅有极少数体系能显著降低双分子复合速率（相对于自由载流子相遇速率）。这对有机太阳能电池的产业化构成严重限制，特别是在追求厚活性层时。本文通过对大量本体异质结有机太阳能电池器件性能进行元分析，测定了其场依赖性光生、电荷载流子迁移率和填充因子。研究引入了一个"自旋相关因子"——该因子取决于三重态电荷转移（CT）态的背电子转移速率与单重态CT态衰减速率的比值。研究表明，该因子将复合抑制因子与电荷生成效率相关联。因此，只有在电荷生成效率极高且CT解离极快的体系中，自由载流子复合才会被强烈抑制，而与自旋相关因子无关。

    关键词： 电荷产生、自旋相关因素、电荷转移、非朗之万复合

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 聚合物聚集与混溶性在非富勒烯有机光伏中的关键作用

    摘要： 理解聚合物聚集、混溶性以及器件性能之间的关联，对于建立一套适用于非富勒烯受体（NFA）给体聚合物的化学设计规则至关重要。研究人员以具有强温度依赖性聚集特性的给体聚合物PffBT4T-2OD[聚[(5,6-二氟-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基)-交替-(3,3″′-二(2-辛基十二烷基)-2,2′;5′,2″;5″,2″′-四噻吩-5,5-二基)]，又称PCE-11]作为基础聚合物，将其五种具有不同噻吩连接单元组成的共聚物衍生物与通用NFA O-IDTBR共混，系统研究其光伏性能。虽然这些给体聚合物具有相似的光电特性，但研究发现器件功率转换效率随给体聚合物中噻吩含量的变化而显著波动（从1.8%至8.7%）。结构表征结果表明：聚合物聚集程度及其与O-IDTBR的混溶性强烈依赖于化学组成，从而形成不同的给体-受体共混形貌。具有强聚集倾向的聚合物在液-液相分离前会快速聚集，并与NFA表现出更高的混溶性。这些特性使得混合给体-受体区域更小、荧光猝灭更强，最终器件中激子解离效率更高。本研究表明聚合物聚集行为与给体-受体相互作用对聚合物:NFA共混物中体异质结形成的重要性。

    关键词： 非富勒烯受体、电荷传输、形貌、电荷产生、聚合物聚集

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 微妙的分子裁剪诱导显著的形态优化，使有机太阳能电池效率超过16%并实现高效电荷生成

    摘要： 通过调控宽光谱区域的电荷产生过程，对基于非富勒烯电子受体的有机太阳能电池(OSCs)至关重要。采用含喹喔啉稠环核的新型电子受体AQx-2与给体PBDB-TF，实现了16.64%的高效二元有机太阳能电池。仅需对其类似物AQx-1的分子结构进行微调，就显著提升了AQx-2器件的光伏性能。结合详细的形貌分析与瞬态吸收光谱研究，建立了良好的结构-形貌-性能关系。更强的π-π相互作用促进了高效电子跳跃，并因良好的电荷传输实现了平衡的电子和空穴迁移率。此外，AQx-2基体异质结混合物降低的相分离形貌促进了空穴转移并抑制了双生复合。这种分子设计的成功与精确的形貌优化，有望推动下一代高性能有机太阳能电池的发展。

    关键词： 太阳能电池形貌、有机太阳能电池、功率转换效率、非富勒烯受体、电荷产生

    更新于2025-09-12 10:27:22