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有机太阳能电池专刊

高等学校化学学报 2023年第9期44卷 I0001-I0004页

面对即将到来的化石能源危机,发展可再生能源技术是最直接有效的应对途径。当前,光伏发电是代表性的绿色可持续能源技术。随着技术的进步和升级,作为第三代光伏技术的代表之一,有机太阳能电池以其制造简单、灵活性强、重量轻及带隙可调... 详细信息

面对即将到来的化石能源危机,发展可再生能源技术是最直接有效的应对途径。当前,光伏发电是代表性的绿色可持续能源技术。随着技术的进步和升级,作为第三代光伏技术的代表之一,有机太阳能电池以其制造简单、灵活性强、重量轻及带隙可调等独特优势受到了学术界和工业界的广泛关注。经过多年的发展,有机太阳能电池单结器件的能量转换效率已接近20%,而串联结构的能量转换效率已超过20%,已经在光伏建筑一体化、可穿戴便携式设备、新能源汽车及物联网等领域展现出广阔的应用前景。

关键词：有机太阳能电池能量转换效率光伏技术光伏发电光伏建筑一体化便携式设备能源技术新能源汽车

狭缝涂布大面积氧化锌薄膜的制备及其在柔性有机太阳能电池中的应用

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复合材料学报 2022年第5期39卷 1976-1985页

作者：郭经波韩云飞龚超潘雅琴刘立起骆群马昌期上海大学材料科学与工程学院上海200438 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所创新实验室苏州215123

发展有机太阳能电池的印刷法制备技术是实现有机光伏产业化的关键。在有机光伏器件中,氧化锌是常用的电子传输层材料。氧化锌纳米粒子在印刷过程中的自聚集,以及大面积薄膜干燥的不均匀,严重影响了大面积印刷有机光伏器件的性能。通过... 详细信息

发展有机太阳能电池的印刷法制备技术是实现有机光伏产业化的关键。在有机光伏器件中,氧化锌是常用的电子传输层材料。氧化锌纳米粒子在印刷过程中的自聚集,以及大面积薄膜干燥的不均匀,严重影响了大面积印刷有机光伏器件的性能。通过调控氧化锌墨水溶剂和引入墨水分散添加剂,获得一种适用于大面积涂布的氧化锌纳米墨水。其中复合溶剂的使用调控了氧化锌墨水的流变特性,进而改善了涂布薄膜中的边缘效应;而乙醇胺添加剂的引入解决了墨水在存放和印刷过程中的聚集问题。该墨水具有18个月以上保存稳定性,以及优异的狭缝涂布适印性。基于上述墨水,采用狭缝涂布方法制备获得的100×100 mm^(2)尺寸的大面积涂布薄膜具有优异的均匀性。将印刷的大面积氧化锌薄膜作为柔性有机太阳能电池的电子传输层,获得1 cm^(2)柔性有机太阳能电池的效率超过了14%,同时表现优异的重复性。

关键词：有机太阳能电池印刷光伏狭缝涂布氧化锌纳米墨水大面积均匀性

西北工业大学在有机太阳能电池活性层形貌调控领域取得研究新进展

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陕西教育（高教版） 2024年第2期 9-9页

日前,西北工业大学微电子学院梁秋菊副教授在《物理化学学报》(IF10.9)在线发表了题为“Application of Crystallization Kinetics Strategy in Morphology Control of Solar Cells Based on Nonfullerene Blends”的论文。目前该论文... 详细信息

关键词：有机太阳能电池物理化学学报形貌调控活性层

以锗为桥接原子的受体材料及其在有机太阳能电池中的应用

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高等学校化学学报 2023年第7期44卷 141-148页

作者：张亿单通王焱钟洪亮上海交通大学化学化工学院上海200240 上海交通大学深圳研究院深圳518057

有机光伏材料由具有光敏特性的共轭骨架和增溶的烷基侧链组成,而连接两个部分的桥原子对分子的空间构型与材料的光电性质具有重要影响.本文发展了以锗原子为桥接原子的受体材料,并研究了其构效关系.相比于传统的C—C键,更长的C—Ge键改... 详细信息

有机光伏材料由具有光敏特性的共轭骨架和增溶的烷基侧链组成,而连接两个部分的桥原子对分子的空间构型与材料的光电性质具有重要影响.本文发展了以锗原子为桥接原子的受体材料,并研究了其构效关系.相比于传统的C—C键,更长的C—Ge键改变了烷基侧链与共轭骨架之间的距离,并且影响了共轭骨架的平面性.引入含氟末端基团,通过氟原子诱导的非共价键相互作用对分子构型和固态堆积模式进一步调控.由此设计合成的GD4F-C8材料具有较宽的吸收光谱及合适的能级,并且在薄膜中与聚合物给体PM6的相容性较强,改善了活性层的形貌,基于PM6∶GD4F-C8的有机太阳能电池取得了8.74%的光电转换效率,证明了含锗类材料在有机太阳能电池中的潜力,并为高性能受体材料的开发提供了新思路.

关键词：有机太阳能电池锗非富勒烯受体分子构型

理性调控聚合物给体-非富勒烯受体的混溶性制备高效率有机太阳能电池

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化学学报 2022年第6期80卷 724-733页

作者：林文源朱清哲马云龙王鹏万硕郑庆东福州大学化学学院福州350108 中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室福州350002 南京大学现代工程与应用科学学院南京210093 中国科学院大学北京100049 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210

除了非富勒烯受体的设计与合成,聚合物给体的选择对非富勒烯太阳能电池的光伏性能同样重要.本工作设计并合成一种共轭骨架无sp^(3)杂化碳原子的新型非富勒受体(命名为MDB),并将其作为模型化合物研究给受体混溶性和分子有序堆积对太阳能... 详细信息

除了非富勒烯受体的设计与合成,聚合物给体的选择对非富勒烯太阳能电池的光伏性能同样重要.本工作设计并合成一种共轭骨架无sp^(3)杂化碳原子的新型非富勒受体(命名为MDB),并将其作为模型化合物研究给受体混溶性和分子有序堆积对太阳能电池性能的影响.本工作选择三种宽带隙聚合物给体(PM6、J71和P3HT)与MDB共混来制备太阳能电池.得益于MDB和PM6之间适度的混溶性,由二者组成的混合膜表现出合适的相分离,“face-on”的分子取向和更紧密有序的分子堆积,从而促进了载流子传输,并抑制了电荷复合.因此基于PM6:MDB的器件实现了13.26%的优异光电转换效率,远高于基于J71:MDB(8.16%)和P3HT:MDB(0.45%)的器件.该工作证明了给体-受体之间合适的混溶性是实现高效率有机太阳能电池的关键因素之一,这对有机光伏材料的设计与合成具有重要指导意义.

关键词：有机太阳能电池非富勒烯受体聚合物给体混溶性光电转换效率

本征惰性的超支化界面层增强有机太阳能电池稳定性

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Science Bulletin 2022年第2期67卷 171-177,M0004页

作者：荔雅文李腾飞王嘉宇占肖卫林禹泽 Beijing National Laboratory for Molecular Sciences CAS Key Laboratory of Organic SolidsInstitute of ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China School of Materials Science and Engineering Peking UniversityBeijing 100871China

较差的稳定性是限制有机太阳能电池产业化的主要因素之一.传统阴极界面对稠环电子受体具有严重的化学反应活性或光催化活性,限制了高效有机太阳能电池稳定性的提升.本文使用苝四甲酸二酐对乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)的残留伯氨基端基封端... 详细信息

较差的稳定性是限制有机太阳能电池产业化的主要因素之一.传统阴极界面对稠环电子受体具有严重的化学反应活性或光催化活性,限制了高效有机太阳能电池稳定性的提升.本文使用苝四甲酸二酐对乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)的残留伯氨基端基封端,得到具有超支化结构的聚合物阴极界面材料PDIEIE.该超支化界面修饰氧化铟锡透明电极后,能有效降低电极功函数,实现器件较高的光电转化效率.更重要的是, PDIEIE作为阴极界面材料,相对于金属氧化物界面材料对稠环电子受体没有光催化活性,其相对于PEIE表现出显著抑制的化学反应活性,因此有效提升了有机太阳能电池的稳定性,并保持了器件较高的光电转化效率.

关键词：有机太阳能电池光电转化效率界面修饰金属氧化物化学反应活性界面材料透明电极电子受体

氧化石墨炔提升界面电荷传输及分离以构筑高效二元有机太阳能电池器件

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Science China Materials 2022年第10期65卷 2647-2656页

作者：刘乐阚媛媛冉光柳赵敏贾志宇陈司淇王剑晓陈浩赵承洁高珂张文凯酒同钢 Science Center for Material Creation and Energy Conversion Institute of Frontier and Interdisciplinary ScienceShandong UniversityQingdao 266237China Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology Chinese Academy of SciencesQingdao 266101China Department of Physics and Applied Optics Beijing Area Major Laboratory Center for Advanced Quantum StudiesBeijing Normal UniversityBeijing 100875China MOE Key Laboratory of Cluster Science Beijing Key Laboratory of Photoelectronic/Electrophotonic Conversion MaterialsSchool of Chemistry and Chemical EngineeringBeijing Institute of TechnologyBeijing 100081China

通过界面工程调节载流子动力学是提高太阳能电池器件效率的关键方式.在本工作中,我们成功制备了具有大量官能团的高分散性氧化石墨炔(GDYO),并将其应用于优化空穴传输材料PEDOT:PSS的性质以制备有机太阳能电池器件.结果表明,GDYO与PEDOT... 详细信息

通过界面工程调节载流子动力学是提高太阳能电池器件效率的关键方式.在本工作中,我们成功制备了具有大量官能团的高分散性氧化石墨炔(GDYO),并将其应用于优化空穴传输材料PEDOT:PSS的性质以制备有机太阳能电池器件.结果表明,GDYO与PEDOT:PSS之间的π–π相互作用有利于优化电荷转移通道,提高空穴传输层的电导率和载流子迁移率.此外,界面接触的改善有助于抑制电荷的复合,提高空穴传输层和活性层之间的电荷提取.同时,活性层的形貌得到有效改善,瞬态吸收测试结果证实这有利于载流子分离率的提升,进而提高器件性能.因此,通过对载流子动力学的系统性优化,二元有机太阳能电池的光电转换效率达到17.5%,认证效率达到17.2%.本工作结果表明功能化石墨炔在有机光电器件领域具有广阔的应用前景.

关键词：有机太阳能电池光电转换效率载流子动力学空穴传输层载流子迁移率空穴传输材料活性层高分散性

熔融共混结晶助力高效有机太阳能电池大面积制备

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科学通报 2023年第35期68卷 4746-4748页

作者：冯晶吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012

有机太阳能电池因为其重量轻、可柔性加工、容易与可穿戴设备以及室内光伏设备相集成等优点,受到科学界和工业界的关注,近年来效率逐步突破,已经超过19%.除了设计具有高效率的有机分子,制备高质量的双连续体异质结结构、得到理想的有机... 详细信息

有机太阳能电池因为其重量轻、可柔性加工、容易与可穿戴设备以及室内光伏设备相集成等优点,受到科学界和工业界的关注,近年来效率逐步突破,已经超过19%.除了设计具有高效率的有机分子,制备高质量的双连续体异质结结构、得到理想的有机共混形貌,也是提升有机太阳能电池效率的有效手段.在实验室制备中,科学家们通常通过添加剂、热退火、溶剂工程等方法改善有机共混层形貌.但当太阳能电池与量产涂布相结合时,由于结晶动力学的差异,有机共混层给、受体之间的结晶平衡与质量通常难以控制,导致有机太阳能电池有机共混层形貌不理想、光电转换效率下降[1~3].

关键词：有机太阳能电池光电转换效率光伏设备体异质结可穿戴设备柔性加工实验室制备结晶动力学

基于三氟苯甲酸自组装阳极界面层的高性能有机太阳能电池

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高等学校化学学报 2023年第7期44卷 93-99页

作者：何韦陈飞李鸿祥王嘉宇秦家强崔宁博严岑琪程沛四川大学高分子科学与工程学院高分子材料国家重点实验室水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065

采用3,4,5-三氟苯甲酸(3FBA)材料构筑了自组装阳极界面层,相比于传统阳极界面层PEDOT∶PSS和MoO_(3),3FBA界面层具有更高的透过率及更好的疏水性.基于3FBA阳极界面层的有机太阳能电池实现了优异的短路电流密度(26.86 mA/cm^(2))与能量... 详细信息

采用3,4,5-三氟苯甲酸(3FBA)材料构筑了自组装阳极界面层,相比于传统阳极界面层PEDOT∶PSS和MoO_(3),3FBA界面层具有更高的透过率及更好的疏水性.基于3FBA阳极界面层的有机太阳能电池实现了优异的短路电流密度(26.86 mA/cm^(2))与能量转换效率(18.16%),明显高于基于PEDOT∶PSS界面层的器件(26.28 mA/cm^(2),17.62%)和基于MoO_(3)界面层的器件(26.00 mA/cm^(2),17.15%).

关键词：有机太阳能电池阳极界面层三氟苯甲酸