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提高反式钙钛矿太阳能电池效率至21%以上的新策略：高湿度诱导的钙钛矿薄膜自钝化
摘要： 已知钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能对制备环境中的湿度极为敏感。然而，水分影响钙钛矿薄膜质量和器件性能的主要机制尚未完全阐明。本工作通过建立包含高湿度处理和充分DMSO气氛退火的制备新策略，获得了具有显著高开路电压（VOC）的反式PSCs。研究发现，高湿度处理导致的钙钛矿晶粒表面晶格畸变在钙钛矿自钝化过程中起关键作用?；诟米远刍祁芽竽さ姆词剑╬-i-n）PSCs有效抑制了非辐射复合，使器件VOC提升至1.17 V并实现21.38%的最高效率。本研究预期将为当前关于水分影响PSCs性能的作用机制提供更深入的见解。
关键词： 自钝化、高开路电压、钙钛矿太阳能电池、高湿度、晶界
更新于2025-09-23 15:19:57
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1V高开路电压氟代烷氧基联苯侧链苯并二噻吩基光伏聚合物
摘要： 利用二维共轭结构并通过苯环延伸二维π共轭体系，可提升基于BDT的聚合物太阳能电池（PSCs）性能。本研究结合氟原子的强吸电子能力，设计合成了以氟代烷氧基联苯为侧链的新单体BBFBDT，构建了以苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮（BDD）为受体的中带隙给体（D）-受体（A）共聚物P1。当与经典非富勒烯受体ITIC共混时，基于P1的PSCs实现了4.16%的功率转换效率（PCE）；而与富勒烯受体PC71BM共混时，器件PCE达4.66%，开路电压（Voc）为0.93 V，短路电流密度（Jsc）为9.83 mA cm?2，填充因子（FF）为50.97%?；赑1器件的较低Jsc可能源于吸收光谱互补性较差。进一步合成了以缺电子的4,7-双(5-溴噻吩-2-基)-2-((2-乙基己基)氧基)-5,6-二氟-2H-苯并[d][1,2,3]三唑（TZ）为受体单元的宽带隙D-A共聚物P2，以匹配ITIC的吸收光谱。最终器件效率达到6.59%，Voc为0.99 V，Jsc为14.37 mA cm?2，FF为46.32%。
关键词： 氟代烷氧基联苯侧链，苯并二噻吩（BDT），高开路电压，共轭聚合物，聚合物太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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采用不同缓冲材料的宽禁带(Ag,Cu)(In,Ga)Se?太阳能电池——实现更优异质结的路径
摘要： 本研究探讨了宽禁带AgwCu1-wIn1-xGaxSe2（ACIGS）吸收层中银含量对太阳能电池性能的影响。通过第一性原理计算，预测了整个组分范围（w和x）内吸收层的带隙能量（Eg）及能带结构变化趋势。研究发现：通过调节银合金化水平，可避免所有可能吸收层带隙值（Eg=1.0-1.8 eV）与CdS缓冲层之间产生有害的负导带偏移（CBO），这为降低宽禁带黄铜矿太阳能电池界面复合开辟了新途径。实验表明，当通过足量银掺杂形成正CBO时，对应样品的开路电压（VOC）显著提升。若采用电子亲和能（χ）更低的Zn1-ySnyOz替代CdS作为缓冲层，可进一步扩大具有正CBO（缓冲层/ACIGS界面）的有益组分范围。但实验结果明确显示：目前残余界面复合仍制约着优化CBO电池的性能——即便在吸收层带隙Eg=1.45 eV时获得15.1%的最高效率，该问题依然存在。
关键词： 铜铟镓硒，非晶铜铟镓硒，高开路电压，宽禁带黄铜矿，氧化锌锡（ZTO）
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有三苯胺桥联结构的新型小分子四臂有机太阳能电池材料，实现高开路电压
摘要： 鉴于含三苯胺（TPA）单元作为π连接桥的星形分子研究较少，我们设计并合成了一系列四臂小分子。这些分子以辛氧基取代的2,1,3-苯并噻二唑（DOBT）或4-辛基-2-噻吩功能化DOBT为核心，TPA为π桥，4-甲基苯基或4-甲氧基苯基为端基单元。我们系统探究了π桥和取代基对分子光电性能及光伏性能的影响。通过引入额外噻吩连接桥，末端连接4-甲基苯基的3-辛基噻吩取代分子（T-BTTPAM）和末端连接4-甲氧基苯基的3-辛基噻吩取代分子（T-BTTPAOM）展现出更强的宽谱吸收及更高的电荷迁移率，优于不含噻吩连接桥的对应分子（BTTPAM和BTTPAOM）。此外，将取代基从甲基改为甲氧基使BTTPAOM和T-BTTPAOM分别获得比BTTPAM和T-BTTPAM更优的吸收特性。当与PC61BM电子受体共混制备溶液加工型光伏器件时，四种材料均表现出超过0.90 V的高开路电压（Voc）。这些结果表明我们的材料是极具潜力的有机太阳能电池（OSCs）给体材料，相关器件优化工作正在本实验室持续推进。
关键词： 有机太阳能电池，三苯胺，四臂结构，高开路电压，小分子给体
更新于2025-09-16 10:30:52
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一种用于有机太阳能电池的新型中带隙并环[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩(BTBT)非富勒烯受体，具有高开路电压
摘要： 研究人员开发了一种基于八环噻吩并[3,2-b]噻吩二(茚并噻吩)单元的新型非富勒烯小分子受体DBTIC，该分子以[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩为核心结构单元。尽管DBTIC具有中等带隙（1.71 eV），但与宽带隙聚合物给体J52组合的太阳能电池仍能实现8.64%的功率转换效率。由于DBTIC具有较高的最低未占分子轨道能级，基于J52的器件也获得了0.94 V的高开路电压（Voc），这一数值较为罕见。此外，当采用最高占据分子轨道能级较低的J71作为聚合物给体时，开路电压可进一步提升至1.05 V。
关键词： 高开路电压、非富勒烯受体、有机太阳能电池、BTBT、中带隙
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于高效稳定碳基平面钙钛矿太阳能电池的CsPbIBr2薄膜气相辅助沉积技术，具有优异的开路电压
摘要： CsPbIBr2钙钛矿作为极具潜力的光捕获材料，在全无机钙钛矿体系中展现出最均衡的带隙与稳定性优势。然而传统一步溶液法制备的CsPbIBr2薄膜质量欠佳，常导致严重的复合损耗及较低的输出电压差（Voc）。本研究首次提出新型气相辅助沉积策略构建高质量CsPbIBr2薄膜，其结晶动力学过程比一步旋涂法更易调控。我们首先采用反溶剂洗涤技术制备PbBr2模板层，再通过真空蒸镀将CsI沉积于PbBr2表面。通过精确调控CsI薄膜厚度，成功获得高相纯度、高结晶度的CsPbIBr2晶体。优化后的CsPbIBr2薄膜呈现均匀形貌与完整基底覆盖，晶粒尺寸达微米级且具有超强光吸收能力?；诖说奶蓟鵆sPbIBr2太阳能电池实现8.76%的冠军功率转换效率及优异的1.289 V开路电压，大面积（1 cm2）器件也获得6.78%效率与1.336 V的高开路电压。在疏水性极强且化学稳定的CuPc层与碳对电极?；は?，未封装器件展现出卓越的耐湿耐热稳定性。本研究为制备低成本、高效能且稳健的CsPbIBr2光伏器件提供了新途径。
关键词： CsPbIBr2，钙钛矿太阳能电池，高开路电压，气相辅助，高效且稳定
更新于2025-09-12 10:27:22
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宽带隙钙钛矿晶格平面微调实现高效稳定超1.5V高压平面太阳能电池
摘要： 无碘化物掺杂的三溴化物钙钛矿因其超过2.0 eV的宽禁带特性，被视为光电解水系统和叠层太阳能电池顶电池的优质候选材料。本研究报道了铯离子（Cs）在A位点微调晶格结构对低温制备甲脒铅三溴化物（CH(NH2)2PbBr3=FAPbBr3）钙钛矿薄膜的重要影响。部分溴化铯（CsBr）掺入FAPbBr3薄膜可调控晶格相互作用，形成具有择优取向的高纯度立方晶系。采用含8%铯的FAPbBr3（Cs0.08FA0.92PbBr3）组装的全低温平面光伏器件展现出8.56%的最佳光电转换效率（PCE）和1.516 V的开路电压（Voc），显著优于FAPbBr3器件（PCE 7.07%，Voc 1.428 V）。通过激光扫描共聚焦时间分辨显微镜（LCTM）进行的荧光强度及时空成像测量表明，CsBr掺杂显著抑制了非辐射复合路径并均匀化了荧光空间分布?？墒踊峁允綜sBr掺杂直接影响体相缺陷和荧光特性，证实铯离子能有效缓解钙钛矿薄膜中的离子偏析与团聚。值得注意的是，载流子寿命约270 ns的Cs0.08FA0.92PbBr3薄膜，其辐射复合时间（270 ns）较FAPbBr3薄膜（210 ns）延长1.37倍。此外，在空气环境（2000小时）和严苛条件（65°C/65% RH，500小时）下的无封装老化实验表明，Cs0.08FA0.92PbBr3器件具有更优异的稳定性。
关键词： 低温工艺，高开路电压，宽带隙，溴化铯，甲脒铅溴
更新于2025-09-12 10:27:22
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低带隙聚合物的理性设计以实现高效高开路电压太阳能电池：具有相似范德华半径的甲基与氯取代基的深远影响
摘要： 通常，基于低带隙材料的光伏器件开路电压（VOC）较低，如何在低带隙（Eg<1.6 eV）与高开路电压（>0.9 V）之间实现平衡，对制备高效聚合物太阳能电池（尤其是高性能半透明PSCs和叠层太阳能电池）至关重要。尽管已付出诸多努力，但多数成果可能不尽如人意。本研究通过氯化方法与高效噻唑诱导策略，设计合成了以深HOMO能级和弱非共价Cl···S相互作用增强主链平面性为目标的聚合物PTBTz-Cl；同时构建了侧链范德华半径相近（CH3: 0.20 nm vs Cl: 0.18 nm）的甲基取代聚合物PTBTz-Me作为参照。值得注意的是，与PTBTz-2相比，新合成聚合物在300-770 nm范围内呈现红移吸收光谱，带隙显著降低至约1.6 eV。但Cl与Me取代基作用不同：相较于PTBTz-Me，PTBTz-Cl具有更低的HOMO能级、更强的结晶性及更紧密的分子内相互作用，因而展现出卓越光伏性能——开路电压达0.94 V，光电转换效率为10.35%（较PTBTz-Me的9.12%提升约11%），也是聚合物/富勒烯太阳能电池中的最高值之一。此外，其光能损失（Eloss）仅0.64 eV，在当前高性能聚合物体系中实属罕见。
关键词： 高开路电压，低能量损耗，光伏性能，氯化方法，聚合物太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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含氟代噻吩并苯并三唑单元的三种p型聚合物与基于苯并三唑的非富勒烯受体匹配以实现高开路电压有机太阳能电池的调控
摘要： 三种含6-氟噻吩并[2′,3′:4,5]苯并[1,2-d][1,2,3]三唑(fBTAZT)的共聚物（分别命名为PfBTAZT-H、PfBTAZT-F和PfBTAZT-Cl）与基于苯并[1,2-d][1,2,3]三唑(BTA)的非富勒烯受体BTA3配对用于有机太阳能电池(OSCs)。通过在BDT单元的噻吩侧链引入氟或氯原子，这些聚合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级依次降低，其中PfBTAZT-Cl表现出明显的吸收光谱蓝移?；赑fBTAZT-F:BTA3的OSC器件获得1.05 V的开路电压(VOC)、11.83 mA cm?2的短路电流密度(JSC)和0.62的填充因子(FF)，从而实现7.69%的光电转换效率(PCE)，这高于PfBTAZT-H:BTA3器件(VOC=0.99 V, JSC=11.60 mA cm?2, FF=0.58, PCE=6.65%)，因其具有更匹配的HOMO能级、更高的电荷迁移率及有利的薄膜形貌。更令人惊讶的是，氯代聚合物PfBTAZT-Cl获得最高的1.20 V VOC和8.00% PCE，这归因于其最低的HOMO能级、大幅降低的电压损失(ΔVloss=0.56 V，对比PfBTAZT-H:BTA3的0.77 V和PfBTAZT-F:BTA3的0.71 V)、与BTA3更互补的吸收以及有效的电荷产生。我们的结果表明氯化是一种实现高PCE和VOC的有效方法，而噻吩稠合苯并三唑(BTAZT)基聚合物也是"同A策略"(SAS)中材料组合的良好候选者。
关键词： 氟代噻吩并苯并三唑、光电转换效率、非富勒烯受体、有机太阳能电池、高开路电压、基于苯并三唑的
更新于2025-09-11 14:15:04