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面向高效稳定钙钛矿太阳能电池埋底界面的推-拉型富勒烯二聚体设计

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Science China Materials 2024年第1期67卷 58-66页

作者：王卉郭传航李法宝曾帅李向阳付华宇王涛刘丹 School of Materials Science and Engineering Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China School of Materials and Microelectronics Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Ministry of Education Key Laboratory for the Synthesis and Application of Organic Functional Molecules Hubei UniversityWuhan 430062China

钙钛矿太阳能电池(PSCs)的界面接触缺陷是影响其性能的重要因素,会引发迟滞效应从而降低转换效率(PCE)并使器件运行稳定性恶化.界面材料通常被用于消除界面缺陷,然而设计兼具优越电荷传输和缺陷钝化能力的高效界面分子仍然面临挑战.本... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(PSCs)的界面接触缺陷是影响其性能的重要因素,会引发迟滞效应从而降低转换效率(PCE)并使器件运行稳定性恶化.界面材料通常被用于消除界面缺陷,然而设计兼具优越电荷传输和缺陷钝化能力的高效界面分子仍然面临挑战.本文研究了四种新型推-拉型富勒烯二聚体DC_(60)-R1-R2(R1=H或Cl,R2=H或MeO),并将其作为金属氧化物和钙钛矿之间的界面层.这些富勒烯二聚体之间的极性取代基决定了分子间的相互作用,DC_(60)-Cl-MeO由于其吸电子基团(-Cl)与给电子基团(-MeO)之间最强的电子推拉效应,表现出最佳的电荷传输和缺陷钝化能力.DC_(60)-Cl-MeO作为界面材料的未封装平面结构(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-xPSC获得最高23.3%的PCE,且无迟滞现象,即使在高湿环境中储存500小时后仍能保持接近100%的初始效率.在一个太阳光强度下,无需任何封装或者惰性气体保护,钙钛矿太阳能电池在最大功率点连续运行的外推TS80寿命(效率下降到初始值的80%)从参比器件的0.5小时延长到1110小时.推-拉型富勒烯分子是极具潜力的钙钛矿太阳能电池界面材料.

关键词：钙钛矿太阳能电池金属氧化物惰性气体保护富勒烯界面材料电荷传输高湿环境推拉效应

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仿生多尺度超浸润界面材料

物理学报 2016年第18期65卷 56-78页

作者：王鹏伟刘明杰江雷北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面材料科学与技术教育部重点实验室北京100191 中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心北京100190

仿生多尺度超浸润界面材料是20世纪90年代末以来迅速发展起来的一类新型功能材料,该研究领域突出的特点是基础研究和应用研究密切结合、仿生理念与材料制备技术密切结合.近年来,研究人员围绕仿生多尺度超浸润界面材料的构筑与应用中的... 详细信息

仿生多尺度超浸润界面材料是20世纪90年代末以来迅速发展起来的一类新型功能材料,该研究领域突出的特点是基础研究和应用研究密切结合、仿生理念与材料制备技术密切结合.近年来,研究人员围绕仿生多尺度超浸润界面材料的构筑与应用中的若干关键科学问题开展了深入研究,取得了一系列有特色、有创新意义的研究成果,开发出了一系列的材料制备新方法和新技术.本文首先介绍仿生多尺度超浸润界面材料的发展历程和固体表面浸润性的理论基础;然后讨论对自然界中具有特殊浸润性能的功能表面的原理揭示和仿生设计;对仿生多尺度超浸润界面材料的典型应用领域,例如自清洁、集水、防冰、油水分离以及化学反应等进行了总结;最后对仿生多尺度超浸润界面材料的发展前景进行了讨论.

关键词：仿生多尺度结构固体表面浸润性界面材料

低迁移绝缘导热硅脂界面材料的制备及其性能研究

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材料导报 2021年第20期35卷 20176-20182,20189页

作者：陈冉冉郭成陈砚朋孙敬文齐会民上海卫星装备研究所上海200240 华东理工大学特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海200237

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料。通过不同粒径... 详细信息

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料。通过不同粒径填料的粒径复配、发挥不同形貌填料的协同作用、填料表面改性等,导热硅脂的导热性能可达2.51 W/(m·K),其体积电阻为3.1×10^(15)Ω·cm,击穿电压为10.1 kV·mm^(-1)。对以自制改性硅油为基体制得的导热硅脂进行迁移性能测试,同时对基体硅油进行表面张力和接触角测试,结果表明,导热硅脂的迁移特性与基础油在迁移测试板上的接触角具有相关性。通过引入长支链增加硅油分子链缠结、改善基础油在涂覆面上的接触角,可有效降低导热硅脂的迁移。

关键词：导热硅脂界面材料绝缘性能低迁移

水/醇溶聚合物界面材料在聚合物光电器件中的应用及性能研究

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化学学报 2012年第24期70卷 2489-2495页

作者：张凯管星黄飞曹镛华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室高分子光电材料与器件研究所广州510640

系统研究了系列不同共轭与非共轭水/醇溶聚合物作为界面修饰材料在聚合物发光二极管和聚合物太阳电池中的应用及结构性能关系.研究了界面层厚度,器件金属电极功函对材料界面修饰性能的影响.在此基础上,系统对比研究了共轭与非共轭水/醇... 详细信息

系统研究了系列不同共轭与非共轭水/醇溶聚合物作为界面修饰材料在聚合物发光二极管和聚合物太阳电池中的应用及结构性能关系.研究了界面层厚度,器件金属电极功函对材料界面修饰性能的影响.在此基础上,系统对比研究了共轭与非共轭水/醇溶聚合物界面材料在不同聚合物光电器件中界面修饰性能的差别.内建电势测试与器件研究结果表明,在聚合物发光二极管中,共轭材料表现出明显优于非共轭材料的性能,特别是在超高功函数的金属金电极器件中,共轭的水/醇溶聚合物材料依然表现出很好的电子注入/传输性能;在聚合物太阳电池中,共轭材料的界面修饰性能也优于非共轭类界面修饰材料.

关键词：聚合物发光二极管聚合物太阳电池界面材料水醇溶聚合物

Bi- In- Sn- Sb四元合金界面材料的热性能

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华南理工大学学报（自然科学版） 2018年第11期46卷 39-46页

作者：李静陈旭阳雷汝白张定樊春雷华南理工大学化学与化工学院广东广州510640 华南理工大学珠海现代产业创新研究院广东珠海519175

合金界面材料凭借优异的接触热阻消除率被广泛应用于电子工业,用以提高材料接触面之间的热传导性能.文中通过在Bi-In-Sn三元合金中添加微量膨胀金属粒子Sb并于700℃下在管式炉中熔融,制备了一种新的Bi-In-Sn-Sb四元合金.该合金有较低的... 详细信息

合金界面材料凭借优异的接触热阻消除率被广泛应用于电子工业,用以提高材料接触面之间的热传导性能.文中通过在Bi-In-Sn三元合金中添加微量膨胀金属粒子Sb并于700℃下在管式炉中熔融,制备了一种新的Bi-In-Sn-Sb四元合金.该合金有较低的熔点(约61℃)、较高的导热系数(约23.8 W/(m·K))和极低的接触热阻(约12.3 mm^2·K/W),其对陶瓷基板间界面热阻的消除率可达95.9%,能够极大促进基板之间的热传导.分析其原因,在于Bi-In-Sn-Sb四元合金在相变后体积膨胀率高达88.6%(80℃时),能够有效减少界面之间的空气带隙残留量,改善接触面质量.因此,这种相变膨胀Bi-In-Sn-Sb四元合金最可能成为高性能热界面材料的候选者.

关键词：界面材料 Bi-In-Sn-Sb四元合金相变接触热阻膨胀率

三维表面活性剂-石墨烯复合阴极界面材料在有机太阳能电池中的应用

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Science China Materials 2021年第2期64卷 277-287页

作者：潘飞柏松魏娴黎应芬唐典勇陈希文吕梦岚李永舫 Guizhou Institute of Technology Guiyang550003China Beijing National Laboratory for Molecular Sciences CAS Key Laboratory of Organic SolidsInstitute of ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing100190China Chongqing Engineering Laboratory of Targeted and Innovative Therapeutics International Academy of Targeted Therapeutics and InnovationChongqing University of Arts and SciencesChongqing402160China School of Chemical Science University of Chinese Academy of SciencesBeijing100049China Guangzhou Polyforte Chemical Technology Co.LTD Guangzhou510520China

低沸点绿色溶剂中分散石墨烯可广泛应用于涂料、导电油墨、电池、电子产品和太阳能电池等领域.研究发现,在乙醇溶液中,两种三维阴极界面材料POSSFN和ADMAFN分散石墨烯的浓度可达到0.97–1.18 mg mL^-1,通过计算得知这两种材料在石墨烯... 详细信息

低沸点绿色溶剂中分散石墨烯可广泛应用于涂料、导电油墨、电池、电子产品和太阳能电池等领域.研究发现,在乙醇溶液中,两种三维阴极界面材料POSSFN和ADMAFN分散石墨烯的浓度可达到0.97–1.18 mg mL^-1,通过计算得知这两种材料在石墨烯表面具有较大的吸附能.通过ESR、Raman、SKPM和XPS等测试手段证实,POSSFN侧链上的氨基能够与石墨烯发生n-掺杂作用;而AD-MAFN与石墨烯之间能够形成偶极相互作用.两种三维界面修饰-石墨烯复合材料(POSSFN-G和ADMAFN-G)均可作为阴极界面修饰材料应用于有机太阳能电池中,并使基于PM6:Y6光活性层的有机太阳能电池的能量转换效率(PCE)提高到了15.9%–16.1%,其中基于存在偶极相互作用的复合材料ADMAFN-G阴极修饰层的有机太阳能电池的PCE达到16.11%;使用存在n-掺杂作用的POSSFN-G阴极修饰层的器件,在厚膜状态下依然可获得较高的能量转换效率.

关键词：有机太阳能电池能量转换效率界面修饰复合阴极偶极相互作用石墨烯界面材料电子产品

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含有热界面材料的界面热阻模型

工程热物理学报 2013年第4期34卷 746-750页

作者：袁超付星罗小兵华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

界面材料不完全填充固体界面间隙时,界面热阻R_j由两部分组成:界面材料和固体接触处的接触热阻Rc及间隙内的气体热阻Rg。界面热阻R_j难以测量,建立有效模型准确地预测界面热阻十分重要。基于界面化学模型,建立了一个针对填充具有流体性... 详细信息

界面材料不完全填充固体界面间隙时,界面热阻R_j由两部分组成:界面材料和固体接触处的接触热阻Rc及间隙内的气体热阻Rg。界面热阻R_j难以测量,建立有效模型准确地预测界面热阻十分重要。基于界面化学模型,建立了一个针对填充具有流体性质的界面材料的界面热阻模型。比较发现界面热阻模型的预测值比界面化学模型的预测值与实验值更加吻合。分析表明:残留在间隙内的气体热阻Rg在界面材料导热系数k_(TIM)较大时不能忽略;界面热阻Rj随固体界面粗糙度σ的增大而增大,随界面材料导热系数kTIM的减小而增大。

关键词：界面材料界面热阻模型努森数

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从自然中吸取科研灵感仿生超浸润界面材料

科学世界 2023年第11期 100-109页

作者：张锡奇董智超徐青不详

我们的生活离不开化学,特别是各种化学材料,如建筑材料、能源材料、生物材料等。对于材料来说,除了材料本身的性质,材料和材料之间的界面问题有时更为复杂。中国科学院院士江雷与合作者共同努力,通过学习自然,建立了超浸润界面材料及超... 详细信息

我们的生活离不开化学,特别是各种化学材料,如建筑材料、能源材料、生物材料等。对于材料来说,除了材料本身的性质,材料和材料之间的界面问题有时更为复杂。中国科学院院士江雷与合作者共同努力,通过学习自然,建立了超浸润界面材料及超浸润界面化学体系,引领并推动了该领域在全球的发展,成功实现了多项成果的技术转化,并因此荣获2022年度陈嘉庚科学奖化学科学奖。下面,让我们一同详细了解一下仿生超浸润界面材料吧。

关键词：中国科学院院士化学材料界面化学建筑材料界面材料陈嘉庚科学奖界面问题能源材料

维普期刊数据库评论

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仿生功能生物界面材料

武汉理工大学学报 2014年第1期36卷 1-11页

作者：陈文锐卿光焱孙涛垒武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

控制材料表面的化学和物理性质,进而对包括细胞及生物分子在内的生物个体在表面的行为进行操控是生物材料研究的一个重要任务。自然界中的生物系统表现出许多独特的性质,1)自然界中生物材料的优越性与表面的多尺寸微纳米结构有关;2)生... 详细信息

控制材料表面的化学和物理性质,进而对包括细胞及生物分子在内的生物个体在表面的行为进行操控是生物材料研究的一个重要任务。自然界中的生物系统表现出许多独特的性质,1)自然界中生物材料的优越性与表面的多尺寸微纳米结构有关;2)生物系统通常采用多重弱相互作用,如氢键作用、亲疏水效应等来解决生物分子相互作用的问题;3)自然界中的生物分子通常是手性分子并且偏好表现为某一特定的对称构型。总结了以这些特征而设计的带有独特功能的新型生物界面材料,重点阐述了纳米界面材料、智能生物界面材料和手性生物界面材料等。

关键词：界面材料智能手性响应性