- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
基于π-扩展螺环核的高性能钙钛矿太阳能电池用非富勒烯电子传输材料
摘要： 电子传输材料（ETMs）在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中起着重要作用。然而，传统可溶液加工的有机ETMs主要局限于富勒烯衍生物，要获得具有令人满意性能的非富勒烯ETMs颇具挑战性。本工作利用经典的螺[芴-9',9-噻吨]单元构建π共轭扩展核，合成了一种新型有机半导体SPS-4F。虽然螺结构通常用于空穴传输材料，但这种新型螺衍生物SPS-4F成功用作倒置PSCs中的ETM，实现了超过20%的功率转换效率。此外，SPS-4F能与MAPbI3钙钛矿强烈配位，实现高效表面陷阱钝化。由于SPS-4F的疏水特性，所得PSCs在空气中表现出优异的稳定性。这项工作为基于螺结构的新型ETMs家族开辟了途径，并为低成本高性能PSCs的制备铺平了道路。
关键词： 螺环衍生物、钙钛矿太阳能电池、非富勒烯、钝化、电子传输材料
更新于2025-09-23 15:21:01
-
具有特殊倒置结构的高性能非富勒烯有机太阳能电池
摘要： 设计并合成了一种新型稠环电子受体FOIC1。该材料在600-1000 nm范围内具有强吸收，HOMO/LUMO能级分别为-5.39/-3.99 eV，电子迁移率达1.8×10?3 cm2 V?1 s?1。研究人员制备了具有特殊倒置结构的顺序加工异质结（SHJ）有机太阳能电池：通过依次旋涂聚合物给体PTB7-Th（底层）和受体FOIC1（顶层），该SHJ形成了比传统本体异质结（BHJ）更优的垂直相分布——上半部分更平衡的给体/受体分布有利于激子解离，底部界面处更多的FOIC1堆积则有益于激子产生和电荷传输。最终，SHJ电池实现了高达12.0%的能量转换效率，显著优于对照BHJ器件（11.0%）。
关键词： 顺序加工、倒置结构、非富勒烯、稠环电子受体、有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:21:01
-
具有两种共轭聚合物给体的三元有机太阳能电池中能量转移与激子分离的平衡
摘要： 三元策略作为提升有机太阳能电池（OSC）器件性能的直接方法，在该领域引发广泛关注。该策略通常聚焦于引入与二元体系具有互补吸收特性的第三种吸光材料。然而，研究具有与二元组分相似吸收光谱的第三组分，对于深入理解其性能提升机制同样至关重要。本研究填补了这一空白，构建了由两种共轭聚合物给体材料（PTB7-Th和PffBT4T-2OD）与非富勒烯受体材料（IEICO-4F）组成的三元器件。优化后的三元器件平均光电转换效率（PCE）达12.1%，较其PTB7-Th:IEICO-4F二元对照体系提升约16%。即使含与PTB7-Th相似吸收光谱的第三组分PffBT4T-2OD，研究发现短路电流密度（Jsc）提升是主要性能增强因素。进一步分析表明，优化三元器件中Jsc的增加主要源于光吸收能力、电流提取过程、电荷传输过程的改善及非辐射复合的抑制。此外，在优化三元混合比例时，激子分离过程与能量转移过程之间存在平衡点。优化后的三元器件可能达到该平衡状态，从而呈现性能提升。形貌研究表明，PffBT4T-2OD的加入可调控活性层形貌并提高结晶度。优化后的三元混合物展现出混合良好的给体/受体形貌，具有较小相畴尺寸和适度提升的结晶度，这进一步解释了其最佳器件性能。
关键词： 非富勒烯、能量转移、激子分离、有机太阳能电池、三元体系、结晶、共轭聚合物
更新于2025-09-23 15:21:01
-
具有形态调控空穴传输性能与增强紫外光稳定性的高性能三元有机太阳能电池
摘要： 三元体异质结（BHJ）策略通过协同结合富勒烯与非富勒烯受体的优势，被视为提升有机太阳能电池（OSC）功率转换效率（PCE）的有效途径。本研究将富勒烯衍生物ICBA作为形貌调节剂引入非富勒烯体系PBDB-T-2F:BTP-4Cl（PM6:BTP-4Cl）中，制备出高性能三元OSC。无定形ICBA因其与BTP-4Cl相具有良好混溶性，倾向于均匀分布于BTP-4Cl相形成混合良好的受体畴，显著降低不利相分离导致的激子衰减损失并增强三元共混物的BHJ形貌稳定性。适量添加ICBA可诱导高效的远程福斯特共振能量转移至BTP-4Cl，并促进BTP-4Cl向PM6的超快空穴转移过程，从而提升实际器件的载流子生成效率。最终优化的三元OSC不仅实现平均PCE超过16.5%，更因紫外光捕获增强、电荷转移加速、载流子传输更平衡及纳米结构形貌更稳定，展现出优于二元对照器件的紫外光稳定性。该研究为同时提升高效三元OSC器件性能与抗紫外光性能提供了新思路。
关键词： 空穴转移、非富勒烯、紫外光稳定性、三元有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
-
"双受体型"无规共轭三元聚合物给体用于无添加剂非富勒烯有机太阳能电池
摘要： 随机共轭三元共聚物（RCTs）不仅促进了对当前高效非富勒烯聚合物太阳能电池（OSCs）的深入理解和实现，还提供了一种简单实用的合成策略。然而，RCTs的光伏性能仍落后于给体-受体交替共聚物，尤其是在无添加剂器件中。为此，我们开发了两种可行的"双受体型"随机共轭三元共聚物PBDB-TAZ20和PBDB-TAZ40?；赑BDB-TAZ20:ITIC和PBDB-TAZ40:ITIC的无添加剂OSCs分别展现出12.34%和11.27%的良好效率，均优于PBDB-T:ITIC基器件。研究表明，RCTs中适度减弱的结晶度和降低的相分离程度有助于改善电荷传输、减少双分子复合，从而提升无添加剂OSCs的光伏性能。结果表明，在D-A聚合物给体中引入第三组分可为高性能OSCs提供简单而高效的合成途径。
关键词： 聚合物太阳能电池、结晶度、非富勒烯、形貌、随机三元共聚物
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
-
[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 基于富勒烯与非富勒烯的有机太阳能电池在环境条件下的降解机制研究
摘要： 溶液法制备的有机太阳能电池（OSC）已成为一种具有低成本发电潜力的光伏技术。然而，稳定性差仍是制约其未来应用亟待理解和解决的问题。本工作研究了富勒烯基与非富勒烯基两种有机太阳能电池的空气稳定性。结果表明，这两类器件的降解机制存在显著差异：通过Urbach能量表征的EQE测试显示，富勒烯基OSC的空气降解主要源于其能量无序度的增加；而光致发光（PL）测试则表明非富勒烯基OSC的降解主要源于电荷解离与能量转移能力的衰退。因此，未来需针对不同类型OSC制定差异化的稳定性提升策略。
关键词： 非富勒烯、空气稳定性、降解机制、富勒烯、有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
-
通过调节复合动力学和分子有序性提升共轭聚合物-小分子-非富勒烯三元有机太阳能电池的性能
摘要： 我们研究了共轭聚合物-小分子（SM）-非富勒烯三元有机太阳能电池（OSCs），该体系采用共轭聚合物PTB7-Th和小分子p-DTS(FBTTh2)2作为给体，非富勒烯分子IEICO-4F作为受体。研究发现，当p-DTS(FBTTh2)2小分子含量为15 wt%时，PTB7-Th:p-DTS(FBTTh2)2:IEICO-4F三元OSC的功率转换效率（PCE）达到约10.9%，高于PTB7-Th:IEICO-4F二元OSC约9.8%的PCE。形貌研究表明，在PTB7-Th:IEICO-4F二元混合物中添加p-DTS(FBTTh2)2小分子能通过与其有利的相互作用改善PTB7-Th的分子有序性和结晶度，从而形成由侧立和面朝取向混合构成的三维纹理结构。这种改善的分子有序性可提高激子生成速率、激子解离效率和电荷收集效率，并降低电荷复合率，最终提升PCE。
关键词： PTB7-Th，三元体系，p-DTS(FBTTh2)2，IEICO-4F，GIWAXS，非富勒烯
更新于2025-09-23 15:19:57
-
对称苯基取代实现效率高达15.3%的全小分子有机太阳能电池；通过给体-受体对称性苯基修饰实现效率高达15.3%的全小分子有机太阳能电池；
摘要： 由于给体和受体均具有各向异性的共轭主链，供体-受体共混形貌的协同优化是实现高效非富勒烯小分子有机太阳能电池（NFSM-OSCs）的关键障碍。因此，开发简便的分子设计策略以有效调控光活性材料的结晶特性，从而实现共混形貌优化至关重要。本研究采用苯基取代的苯并二噻吩（BDT）中心单元构建了新型给体分子B1，与相应的噻吩取代BDT材料BTR相比，该分子与非富勒烯受体BO-4Cl展现出更强的相互作用。掠入射广角X射线散射结果表明：受体诱导B1从边缘取向转变为面外取向，而BTR与受体在原始薄膜和共混薄膜中均保持相似的分子取向。这意味着B1体系实现了供体-受体共混形貌的协同优化，基于B1:BO-4Cl的器件获得15.3%的卓越光电转换效率（PCE），经中国计量科学研究院认证为15.1%。我们的研究展示了一种提升给体分子结晶特性并协同优化全小分子体系形貌的简捷有效策略，从而制备出高性能NFSM-OSCs。
关键词： 全小分子、分子间相互作用、结晶度、有机太阳能电池、非富勒烯
更新于2025-09-23 15:19:57
-
基于半经验模型对非富勒烯受体进行合理有效设计，实现效率超过15%的有机太阳能电池
摘要： 尽管有机光伏（OPVs）已取得显著进展，但其活性层材料设计通?；谑源矸?。如何合理设计活性层材料以进一步提升OPV性能仍是挑战。本文基于我们提出的半经验模型，在受体分子F-H基础上设计合成了两种新型小分子受体F-2F和FO-2F。通过二氟取代端基修饰的F-2F虽呈现红移吸收，但仍远离半经验模型要求的范围。为此，我们通过在F-2F骨架中巧妙引入氧原子进行分子微调，设计出吸收进一步红移且更接近模型优选范围的FO-2F。当与给体聚合物PM6共混时，基于FO-2F的OPV器件实现了15.05%的卓越光电转换效率（PCE），开路电压（Voc）达0.878 V，短路电流密度（Jsc）为22.26 mA cm-2，填充因子（FF）高达0.77。其中Voc和Jsc均处于模型预测范围内。这些结果表明，FO-2F分子成为继Y6系列后又一能实现超15% PCE的新型受体范例。
关键词： 受体，半经验模型，非富勒烯，A-D-A型，有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57