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有机太阳能电池PEDOT∶PSS空穴传输层及其改性的研究进展

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材料导报 2021年第3期35卷 3204-3208页

作者：张意晨徐海涛赵春辉南昌航空大学材料与科学工程学院南昌330063

有机太阳能电池具有低成本、轻量化、柔性化等优点,是未来对太阳能合理有效利用的最佳方式之一。空穴传输层作为有机太阳能电池的关键组成部分,具有调节OSCs活性层与电极间的能级势垒、提高空穴载流子的收集与传输、OSCs的稳定性与光伏... 详细信息

有机太阳能电池具有低成本、轻量化、柔性化等优点,是未来对太阳能合理有效利用的最佳方式之一。空穴传输层作为有机太阳能电池的关键组成部分,具有调节OSCs活性层与电极间的能级势垒、提高空穴载流子的收集与传输、OSCs的稳定性与光伏转换效率的作用。聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)是目前广泛使用的有机太阳能电池空穴传输层材料,具有可溶液加工、高透光性、能级匹配等突出优点,但同时也存在电导率低、腐蚀电极、水/氧敏感等缺陷。目前针对PEDOT∶PSS缺陷的改性方法主要有通过使用有机溶剂或酸处理,减弱PEDOT与PSS间的相互作用,促进PEDOT与PSS相分离提高电导率,以及掺杂高导性材料、离子液体和盐等方式提高PEDOT∶PSS的介电常数;引入交联剂等方式提高PEDOT∶PSS的疏水性,降低吸水性倾向;PEDOT∶PSS显酸性,而在PEDOT∶PSS与电极间插入修饰层,可避免PEDOT∶PSS与电极直接接触引起电极的腐蚀。本文综述了近年来改善PEDOT∶PSS电导率、酸性以及水和空气敏感性的各种方法:掺杂、复合及补充修饰层等后处理方法。目前改性方法虽然可以克服PEDOT∶PSS存在的某一缺陷,但不同后处理工艺差别巨大,工艺通用性受到限制。同时,本文还讨论了改性PEDOT∶PSS与电池性能之间的关系,阐述了PEDOT∶PSS的改性原则;提出在制备阶段调控PEDOT与PSS的相分离的前处理方法且该方法可以改善PEDOT∶PSS膜的形貌与均匀性,亦可弥补目前的后处理方法的不足,以及改变PEDOT链的构象,来克服PEDOT∶PSS低电导率、水和空气敏感、腐蚀电极等缺陷,促进基于PEDOT∶PSS有机太阳能电池大面积生产工艺的产业化。

关键词：有机太阳能电池空穴传输层聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐改性

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有机太阳能电池

有机化学 1981年第2期 130-134页

作者：陈尚庸中国科学院上海有机化学研究所

概况目前世界上许多国家在不同程度上,在十几个方面研究和利用太阳能。其中主要是利用太阳能发电。要把太阳辐射的光能变为电能,有两种基本途径: 1.光——电转换,是借助于太阳光照射物质时所产生的电动势,把光能转换成电能,这叫做光发... 详细信息

概况目前世界上许多国家在不同程度上,在十几个方面研究和利用太阳能。其中主要是利用太阳能发电。要把太阳辐射的光能变为电能,有两种基本途径: 1.光——电转换,是借助于太阳光照射物质时所产生的电动势,把光能转换成电能,这叫做光发电。太阳能光发电又有两种类型:(1)光生伽伐尼(Photogalvanic)(光电)电池,它是光化学电池,由两个浸于电解液中的电极组成。当光照射电极时便产生电动势,目前还不成熟,其光—电转换效率近于1％。(2)光生伏

关键词：有机太阳能电池转换效率开路电压短路电流金属电极有机半导体材料有机半导体光电池

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有机太阳能电池材料研究新进展

有机化学 2011年第2期31卷 260-272页

作者：张天慧朴玲钰赵谡玲徐征杨磊刘祥志鞠思婷国家纳米科学中心北京100190 北京交通大学光电子技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

介绍了有机太阳能电池研究的背景、基本原理、分类,并对有机太阳能电池材料进行了全面综述,包括小分子太阳能电池材料、大分子太阳能电池材料、D-A体系材料和有机无机杂化体系材料.

关键词：有机太阳能电池小分子太阳能电池材料大分子太阳能电池材料 D-A体系材料有机无机杂化体系材料

非共轭聚合物在有机太阳能电池中的自组装效应

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 18-27页

作者：魏镇邦刘升华中山大学材料学院广东深圳518107

为简化工艺流程并提高器件效率,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自组装效应,制备了非富勒烯正置有机太阳能电池(organic solar cells,OSCs)的阴极界面层。相比传统的体异质结,通过顺序沉积法制备的准平面异质结活性层结构能更好地发挥PVP的... 详细信息

为简化工艺流程并提高器件效率,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的自组装效应,制备了非富勒烯正置有机太阳能电池(organic solar cells,OSCs)的阴极界面层。相比传统的体异质结,通过顺序沉积法制备的准平面异质结活性层结构能更好地发挥PVP的自组装效应。通过接触角、原子力显微镜等表征PVP的自组装迁移方向及过程,并从器件的光强依赖关系分析了PVP影响器件效率的机理。结果表明:在基于准平面异质结构并以PM6:Y6为活性层的有机光伏器件中,引入PVP形成的自组装阴极界面层可使器件的光电转换效率高达11.32%,相比于参考器件其效率提高了25.5%。结果说明对于具有低沸点溶剂的有机太阳能电池,通过准平面异质结活性层结构和非共轭聚合物自组装电子传输层的结合,将获得简单且效率更高的制备工艺。

关键词：有机太阳能电池聚乙烯吡咯烷酮自组装效应准平面异质结非共轭聚合物

基于非富勒烯受体的有机太阳能电池阴极界面工程研究进展

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电子元件与材料 2022年第12期41卷 1259-1271页

作者：徐昊铭张正丽李军丽贵州大学大数据与信息工程学院贵州贵阳550025

有机太阳能电池具备制造成本低、可溶液制备、重量轻等特点,近些年引起了科研人员的极大关注。其中,基于非富勒烯受体的有机太阳能电池凭借优异的器件性能成为当下的研究热点。引入阴极界面工程能够有效地促进电荷的传输和收集,从而进... 详细信息

有机太阳能电池具备制造成本低、可溶液制备、重量轻等特点,近些年引起了科研人员的极大关注。其中,基于非富勒烯受体的有机太阳能电池凭借优异的器件性能成为当下的研究热点。引入阴极界面工程能够有效地促进电荷的传输和收集,从而进一步提升基于非富勒烯受体的有机太阳能电池的光电转换效率。本文综述了基于非富勒烯受体的有机太阳能电池阴极界面工程的最新进展,从正式器件结构与反式器件结构出发,介绍了常见的阴极界面工程相关的技术和方法,并对阴极界面工程可能存在的一些问题进行了简单评述,最后对该领域的研究方向与发展前景进行了展望。

关键词：有机太阳能电池非富勒烯受体综述阴极界面界面工程

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大面积有机太阳能电池在空间领域的应用探索

北京航空航天大学学报 2023年

作者：张建齐田晨阳魏志祥国家纳米科学中心中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室中国科学院大学纳米科学与技术学院

有机太阳能电池经过二十多年的迅速发展，实验室小尺寸单结器件效率已突破19%，为进一步商业化打下了坚实的基础。相较于传统无机光伏，有机太阳能电池因其具有生产成本低、可高通量大面积印刷加工、高比功率、器件可弯曲折叠的优势，... 详细信息

有机太阳能电池经过二十多年的迅速发展，实验室小尺寸单结器件效率已突破19%，为进一步商业化打下了坚实的基础。相较于传统无机光伏，有机太阳能电池因其具有生产成本低、可高通量大面积印刷加工、高比功率、器件可弯曲折叠的优势，被视为在空间飞行器领域有广泛应用前景。目前，领域中研究各种环境条件下光伏组件长期工作稳定性的工作较少，也尚未有工作综合论述柔性有机太阳能电池的制备技术与空间环境下应用进展。因此，本文着眼于有机太阳能电池的关键基础问题，系统总结了溶液法大面积印刷制备的工艺条件、代表性成果及目前组件效率落后问题成因，回顾了近年来在空间应用领域的初步探索，为未来柔性有机太阳能电池发展做出了展望。

关键词：有机太阳能电池柔性电子空间应用大面积器件涂布工艺

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有机太阳能电池阴极界面层概述

材料导报 2018年第13期32卷 2143-2150页

作者：周丹秦元成徐海涛李明俊南昌航空大学环境与化学工程学院南昌330063 南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063

体相异质结聚合物太阳能电池因具有质轻、柔韧性好、便于大面积印刷等优点引起了越来越多的关注。近年来,聚合物太阳能电池取得了较大的进步。然而,聚合物太阳能电池要实现商业化大面积制备还需要解决一些科学问题,如电荷的分离、传输... 详细信息

体相异质结聚合物太阳能电池因具有质轻、柔韧性好、便于大面积印刷等优点引起了越来越多的关注。近年来,聚合物太阳能电池取得了较大的进步。然而,聚合物太阳能电池要实现商业化大面积制备还需要解决一些科学问题,如电荷的分离、传输和收集效率低等。良好的界面接触对提高器件性能至关重要。本文综述了聚合物太阳能电池界面层的作用及分类,包括无机类、富勒烯类、水/醇溶性中性共轭聚合物、水/醇溶性离子型共轭聚合物电解质、超支化小分子和苝酰亚胺衍生物。

关键词：有机太阳能电池界面工程阴极界面层

有机太阳能电池中基于苝二酰亚胺结构小分子受体进展

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物理化学学报 2019年第5期35卷 461-471页

作者：邓祎华彭爱东吴筱曦陈华杰黄辉中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京101408 湘潭大学化学院环境友好化学与应用教育部重点实验室湖南湘潭411105 中国科学院大学中丹学院北京100049

最近几年,有机太阳能电池中的非富勒烯小分子受体研究引起了人们的兴趣。其中,苝二酰亚胺(PDI)类分子因具有良好的电子传输能力,较强的电子亲和力,稳定的光、热、化学性能以及化学结构的可设计性带来的性能可调控性而得到广泛的关注。... 详细信息

最近几年,有机太阳能电池中的非富勒烯小分子受体研究引起了人们的兴趣。其中,苝二酰亚胺(PDI)类分子因具有良好的电子传输能力,较强的电子亲和力,稳定的光、热、化学性能以及化学结构的可设计性带来的性能可调控性而得到广泛的关注。本文总结了近三年来在体异质结有机太阳能电池应用方面PDI小分子受体的研究进展,重点关注了PDI分子结构对其性能的影响,希望为以后PDI类受体分子的设计思路起到一定的启发作用。

关键词：有机太阳能电池非富勒烯小分子受体苝二酰亚胺

非富勒烯受体有机太阳能电池稳定性研究进展(英文)

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物理化学学报 2023年

作者：郭雅雯李大伟高杨李翠红北京师范大学化学学院能量转换与存储材料北京市重点实验室

近年来，基于非富勒烯受体(NFAs)的有机太阳能电池(OSCs)取得了迅猛的发展。单异质结OSCs的光电转换效率(PCE)已突破19%，这进一步推动了有机光伏技术的商业化进程。光电转换效率的快速提升源于活性层材料的创新开发、器件工程的优化以... 详细信息

近年来，基于非富勒烯受体(NFAs)的有机太阳能电池(OSCs)取得了迅猛的发展。单异质结OSCs的光电转换效率(PCE)已突破19%，这进一步推动了有机光伏技术的商业化进程。光电转换效率的快速提升源于活性层材料的创新开发、器件工程的优化以及对器件物理的更深刻理解。然而，稳定性问题已成为制约其商业化的一个主要因素。目前，关于活性层材料和电池器件稳定性的研究仍相对有限。在本综述中，我们对NFA-OSCs不稳定性的机理进行了简要介绍，包括NFAs的光氧化降解、不稳定的共混薄膜形貌以及界面层诱导的NFAs不稳定性。同时，我们总结了近年来国内外关于提高NFA-OSCs稳定性的研究策略。期望本综述能为实现高效、稳定的NFA-OSCs提供有益的指导。

关键词：有机太阳能电池非富勒烯受体内部不稳定性光氧化降解形貌不稳定性界面层