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oe1(光电查) - 科学论文

9 条数据
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  • 具有D-A结构和扭曲构型的三重态受体用于高效有机太阳能电池

    摘要： 为构建高性能有机太阳能电池（OSC），研究人员开发了三重态受体——当三重态（T1）能级接近电荷转移态（3CT）时，长寿命且扩散范围大的三重态激子可解离为自由电荷而非净复合。现有三重态受体通过引入重原子增强系间窜越，限制了其应用。本研究构建了两种无重原子的扭曲受体（Y6类似物），其具有大π共轭核与D-A结构，证实为三重态材料并实现了高效OSC。通过研究三重态激子机制发现：扭曲结构与D-A构型产生强自旋轨道耦合（SOC）及单/三重态间微小能隙，从而实现高效系间窜越；同时T1能级接近3CT，促进三重态激子解离为自由电荷。该研究为理解OSC中三重态激子的工作机制提供了新见解。

    关键词： 扭曲构象、D-A结构、长寿命激子、三重态受体、有机太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • D-A'-π-A/D-π-A'-π-A型三苯胺和喹啉衍生物作为染料敏化太阳能电池敏化剂的理论研究

    摘要： 我们基于D-A0-p-A/D-p-A0-p-A三苯胺和喹啉衍生物设计了四种用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）的染料，并研究了其光电性质以及烷氧基和噻吩基团的引入对这些性质的影响。通过密度泛函理论（DFT）讨论了染料的几何结构、单点能、电荷布居、静电势（ESP）分布、偶极矩、前线分子轨道（FMOs）及HOMO-LUMO能隙等电子性质；采用含时密度泛函理论（TD-DFT）分析了吸收光谱、光捕获效率（LHE）、空穴-电子分布、HOMO到LUMO的电荷转移量（QCT）、D指数、HCT指数、Sm指数及激子结合能（Ecoul）等光学与电荷转移性质。计算结果表明，所有染料均符合能级匹配原则，在可见光区具有拓宽的吸收带。此外，在三芳胺给体中引入烷氧基以及在共轭桥中引入噻吩基团可显著提升染料的稳定性和光电性能。其中，同时引入烷氧基和噻吩基团且具有D-p-A0-p-A构型的染料D4展现出最优的光电性质，可作为理想的染料敏化剂。

    关键词： 烷氧基，噻吩基，密度泛函理论，染料敏化太阳能电池，D–A0–p–A/D–p–A0–p–A结构，三苯胺，喹啉衍生物，含时密度泛函理论，光电性质

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于噻吩受体的D-A-π-A和D-(A-π-A)2型染料在高性能p型染料敏化太阳能电池中的理论研究

    摘要： 设计了八种具有D-A-π-A或D-(A-π-A)2结构的p型染料，以研究噻吩衍生物作为受体对敏化剂性能的影响。通过密度泛函理论(DFT)方法进行结构优化，并采用含时密度泛函理论(TD-DFT)获得电子和吸收特性。结果表明，所有八种染料均具有优异的光捕获效率(LHE)(0.99-1.00)。且所有染料的空穴注入驱动力(ΔGinj)和染料再生驱动力(ΔGreg)均负于-0.2 eV，可实现高效空穴注入与染料再生。此外，含2,3-二甲基吡嗪噻吩基团(DMPZT-1)的染料具有最窄能隙。值得注意的是，与原型相比，含DMPZT-1基团的染料表现出紫外-可见吸收红移及可见光区(400-800 nm)吸收增强。同时，DMPZT-1改善了A1和B1的电荷复合(ΔGCR)性能。与D-A-π-A染料相比，D-(A-π-A)2中额外的-A-π-A链可进一步减小能隙并提升可见光吸收、LHE以及空穴注入和电荷再生驱动力(ΔGinj和ΔGreg)。用DMPZT-1受体替代噻吩是提升染料性能的有效途径。

    关键词： 密度泛函理论，p型有机敏化剂，染料敏化太阳能电池，D-A-π-A结构，噻吩衍生物

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 具有菲醌核心的D-π-A结构共吸附剂的设计与合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

    摘要： 采用菲醌与苯/萘作为给体（D）、苯作为π桥（π），并改变受体（A）如芳香族/脂肪族羟基、羧基及三唑类衍生物，合成了多种高效共吸附剂。这八种D-π-A型共吸附剂在染料敏化太阳能电池（DSSC）中的应用效果得到了有效验证。杂原子和密集共轭体系的存在促进了空穴迁移率并提升了有机光伏性能。通过基于I?/I??氧化还原电对的电解质，电化学与光伏数据逐步支持了相关研究。通过阻抗分析、FTIR、紫外光谱、结合能测定以及密度泛函理论（DFT）计算的HOMO-LUMO带隙，解析了器件的作用机制。在100mW/cm2光照条件下，使用N719染料修饰的TiO?工作电极与合成的CA-2共吸附剂、碘电解液Z-50作为电解质时，获得了6.33%的最高光电转换效率（PCE）。

    关键词： 光伏特性，共吸附剂，菲醌，D-π-A结构，染料敏化太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 有机蓝色D-A-Π-A型染料敏化TiO?在可见/近红外光照射下实现高效稳定的光催化产氢

    摘要： 二氧化钛（TiO?）光催化分解水被视为最具前景的制氢途径。然而，太阳光谱利用率低仍限制其光转换效率。本研究采用两种茚并[1,2-b]噻吩基有机敏化剂（S5和S6）拓宽近红外光谱响应，显著提升TiO?光催化产氢性能。结果表明：S5@Pt/TiO?与S6@Pt/TiO?的平均产氢速率分别达21.5 mmol g?1 h?1和7.2 mmol g?1 h?1，较Pt/TiO?（1.85 mmol g?1 h?1）分别提高11.3倍和3.9倍。相较于供体-π-受体（D?π?A）染料S6，供体-受体-π-受体（D-A-π-A）蓝色染料S5因辅助受体2,3-二苯基喹喔啉（QT）能有效分散供体电子分布，在提升光稳定性和减弱去质子化效应以增强光捕获方面表现显著优势。更值得注意的是，S5@Pt/TiO?在700 nm单色光下获得2.8%的高表观量子效率（AQY），据我们所知这是纯有机染料敏化TiO?体系中的最高纪录。本研究为设计高效稳定的D-A-π-A有机染料敏化TiO?光催化产氢体系提供了重要依据。

    关键词： 近红外光，光催化产氢，D-A-π-A结构，蓝色染料

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于6,12-二氢-二茚并[1,2-b:10,20-e]吡嗪单元的中带隙A-π-D-π-A型小分子受体实现非卤代溶剂加工的高效聚合物太阳能电池

    摘要： 本研究开发、表征并应用了一系列A?π?D?π?A型小分子受体材料（SMs）——IPY-T-IC、IPY-T-ICCl和IPY-T-ICF作为聚合物太阳能电池（PSCs）的受体材料。这些分子以6,12-二氢-二引达省并[1,2-b:10,20-e]吡嗪（IPY）为核心给体单元（D），噻吩为π共轭桥，末端受体基团（A）分别为3-(二氰亚甲基)吲哚-1-酮、5,6-二氯-3-(二氰亚甲基)吲哚-1-酮或5,6-二氟-3-(二氰亚甲基)吲哚-1-酮。系统研究了不同末端受体基团对这些小分子受体（SMAs）热性能、光谱吸收、能级、光伏性能及薄膜形貌的影响。这些SMAs展现出优异的热稳定性和强结晶性，其吸收光谱主要分布在400-700 nm波长范围，对应1.75?1.90 eV的光学带隙。与未卤化的IPY-T-IC相比，卤化SMAs（IPY-T-ICCl和IPY-T-ICF）具有更强的吸收能力、更宽的吸收区域以及下移的最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能级?；诨ゲ构馄孜蘸推ヅ涞腍OMO/LUMO能级，选择低带隙聚合物PTB7-Th作为电子给体与这些SMAs共混制备本体异质结PSCs。在优化条件下，采用卤代溶剂体系（氯苯+1-氯萘）处理的PTB7-Th:IPY-T-IC基PSC实现了7.32%的最高光电转换效率（PCE），这主要归因于更互补的光谱吸收、较高的LUMO能级、平衡且更高的载流子迁移率、更有效的陷阱辅助复合抑制、优异的电荷收集特性及良好的共混形貌。值得注意的是，当采用非卤代溶剂体系（邻二甲苯+2-甲基萘）处理时，IPY-T-IC基太阳能电池的PCE进一步提升至7.68%。鉴于这些IPY基SMAs较大的带隙，超过7.5%的PCE对相关领域具有重要价值。研究表明，IPY结构单元是开发适用于非卤代溶剂加工光伏器件的中带隙高性能A?π?D?π?A型小分子受体的潜在电子给体构筑基元。

    关键词： A?π?D?π?A结构、聚合物太阳能电池、小分子受体、6,12-二氢-二茚并[1,2-b:10,20-e]吡嗪、光伏性能

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 轴向对称共轭基团提升三苯胺敏化剂在染料敏化太阳能电池中的分子内电荷转移性能

    摘要： 分子内电荷传输（ICT）过程直接决定了染料敏化太阳能电池（DSSC）敏化剂的电荷产生、传输乃至注入性能。本研究通过乙炔基轴向对称共轭体系连接4-甲氧基苯基与三苯胺给体，构建了一系列新型D-π-A体系。由于该轴对称共轭基团克服了平面畸变导致的共轭特性衰减，分子ICT性能与电子复合抑制效果得到显著提升。同时通过延长π桥结构，光电转换效率从3.43%提升至6.37%。这为未来DSSC敏化剂的设计开发提供了新思路。

    关键词： 乙炔基、三苯胺、染料敏化太阳能电池、D-π-A结构

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于二酮吡咯并吡咯/苝二酰亚胺和噻吩的D-π-A型低带隙聚合物敏化剂在染料敏化太阳能电池中的应用

    摘要： 本研究通过钯催化的Sonogashira聚合反应，以相应单体合成了基于二酮吡咯并吡咯-交替-噻吩（P1和P2）及苝二酰亚胺-交替-噻吩（P3和P4）的给体-π-受体（D-π-A）共聚物。这些具有烷基和氟代烷基取代基（P1-P4）、结构明确且可溶的π共轭共聚物，经多核核磁共振谱及四检测器凝胶渗透色谱表征，显示其分子量（Mn）介于18-20千道尔顿之间，多分散指数良好（1.31-1.48）。该给体-受体共聚物在可见光区具有宽泛的吸收特性。值得注意的是，基于苝二酰亚胺-噻吩的共聚物（P3和P4）在约800纳米处呈现吸收起始边，对应带隙为1.63和1.61电子伏特（Egopt）。研究还通过模型π共轭单元的密度泛函理论计算，解析了聚合物单元的分子几何构型与电子特性。所合成的D-π-A聚合物被用作聚合物敏化太阳能电池（PSSCs）的活性材料。由于锚定-C=O单元与金属氧化物表面的易相互作用，这些共聚物能有效吸附于纳米结构TiO2光阳极表面。多孔氧化物表面上的聚合物薄膜光谱轮廓与聚合物溶液吸收光谱近似。特别地，含苝二酰亚胺单元的聚合物（P3和P4）展现出优异性能：在1.5AM光照条件下分别获得2.71%和2.96%的功率转换效率（PCE），短路电流密度（JSC）达7.54和7.85毫安·平方厘米，外量子效率（IPCE）为42-45%。

    关键词： 染料敏化太阳能电池、聚合物敏化剂、噻吩、苝二酰亚胺、二酮吡咯并吡咯、低带隙、D-π-A结构

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于二噻吩并硅杂环戊二烯和吩恶嗪的A-D-A结构小分子材料对体异质结及无掺杂钙钛矿太阳能电池的影响

    摘要： 本研究中，我们基于二噻吩并硅杂环戊二烯（DTS）构建单元，设计并合成了一种新型给体-受体-给体（A-D-A）结构小分子Si-PO-2CN，其两侧连接富电子吩恶嗪（POZ）单元并以二氰乙烯基封端，展现出独特的电化学与光物理性质。该分子成功应用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）及体异质结有机太阳能电池（OSCs）。以无掺杂Si-PO-2CN作为空穴传输材料（HTM）制备的PSCs实现了14.1%的功率转换效率（PCE，活性面积1.02 cm2）。此外，当Si-PO-2CN作为p型给体材料与PC71BM受体共混时，OSCs获得了5.6%的PCE。Si-PO-2CN的多功能应用为基于DTS构建单元的太阳能电池新材料设计提供了实施路径。

    关键词： A-D-A结构、无掺杂钙钛矿太阳能电池、体异质结、吩恶嗪、小分子材料、二噻吩并硅杂环戊二烯

    更新于2025-09-11 14:15:04