聚合物太阳能电池富勒烯衍生物受体材料的制备及其表征

作为新能源,由于有机太阳能电池具有量轻、易于大面积柔性制备等特点,最近有机聚合物太阳能电池的开发得到了越来越多的关注,其光电转化效率最高值不断被刷新,这也带动了新材料的研发。本论文设计并合成了2个噻吩-富勒烯(C60)二元结构的化合物,用作电池的受体活性材料,进一步可开发成D-A型活性材料。通过利用活性的丙二酸亚异丙酯为起始原料,与十二醇进行酯化反应,高收率的制备了丙二酸单十二烷基酯中间体,再与5,5-二羟甲基环戊[c]并噻吩反应,生成对称的丙二酸双酯,最后与富勒烯C60进行Bingel反应制备2个富勒烯衍生物,其电化学性质被表征。     

钙钛矿太阳能电池中D-A-D型空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于具有快速提升的光电转换效率、制备成本低、可溶液加工等优点而获得了广泛关注.空穴传输材料(HTM)负责空穴抽取和防止电荷复合,可提高PSCs的效率和稳定性,是PSCs中的重要组成部分.线型给体-受体-给体(D-A-D)结构的有机小分子空穴传输材料的结构简单,合成难度低.另外,吸电子单元的引...     

无机空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高、结构简单、成本低廉、有大规模商业化应用潜力等优势,是近年来光伏领域的研究热点。空穴传输材料具有传输空穴和阻挡电子的双重作用,是影响钙钛矿太阳能电池光电性能的重要因素。本文介绍了空穴传输材料的作用方式和主要类别,总结了无机空穴传输材料的种类、特点及在钙钛矿太阳能电池中的应用,并分析了其对太阳能电池光电性能的影响。     

黑卟啉无掺杂空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池上的应用

制备高空穴迁移率的空穴传输材料对钙钛矿太阳能电池的商业化应用具有重要意义.合成了一种热稳定性好、对可见光谱全吸收的黑卟啉分子5,10,15,20-四[3,5-二(叔丁基)苯基]-β,β'-四萘醌[6,7-g]锌卟啉(T1),通过UV-Vis、循环伏安、SEM、TGA考察了T1的光物理性质、电化学、热稳定性能及成膜性.结...     

空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为一种新兴高效率光伏电池得到了飞速的发展.作为PSCs中的重要组成部分之一,空穴传输层(HTL)起到促进空穴传输和阻挡电子迁移的作用,同时也影响着器件的光电性能、稳定性和生产成本.因此,寻找成本低廉、空穴迁移率高的空穴传输材料就显得尤为重要.本文将空穴传输材料划分为有机和无机材料两...     

钙钛矿太阳能电池中D-A-D型空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)作为一种新型太阳能电池,由于其短时间内快速提升的光电转换效率而获得了全世界范围内的广泛关注。空穴传输材料(Hole Transporting Materials, HTM)是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,因此,设计开发经济、高效、稳定的HTM对PSCs的发展具有重要意义。本文综述了2009年以来线型给体-受体-给体(Donor-Acceptor-Donor, D-A-D)结构有机小分子空穴传输材料在PSCs中的应用,详细介绍了各空穴传输材料分子结构对PSCs的光电转换效率和器件稳定性等性能的影响。在此基础上,对未来线型D-A-D型空穴传输材料的发展进行了展望。     

柔性钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

采用钛箔作为衬底,原位生长二氧化钛薄膜,然后制备有机钙钛矿吸收层及固态空穴传输层,组装成太阳能电池。通过电压-电流曲线测试,结果表明,这种钙钛矿太阳能电池的光生电压达到0.8 V、光生电流达到16 mA/cm²、光电转化效率为10.2%。进一步对电池进行弯折试验,弯折20次后,光电转化效率能达到初始值的85%,表现出良好的柔性特征。     

界面工程在非富勒烯太阳能电池中的研究进展

有机太阳能电池(OSCs)由于成本低、重量轻、可大面积制备等优点,已经显示出了巨大的前景。尤其是非富勒烯有机太阳能电池(NF-OSCs)的功率转换效率已超过18%。界面工程在不仅在提高器件效率,而且在器件稳定性方面也起着重要作用。有效的界面修饰可以改善载流子传输和收集效率。因此,对界面工程的研究是OSCs发展的重要途径。本文主要综述了NF-OSCs界面工程的最新研究进展,为之后界面材料的设计和改性提供方法指导。     

丙基碘化铵掺杂制备稳定高效的FAPbI3钙钛矿太阳能电池

黑色的α相甲脒铅碘(α-FAPbI₃)由于其出色的光电性质在光伏领域受到广泛关注。然而,α-FAPbI₃在室温下容易转变为没有光学活性的黄色相(δ-FAPbI₃),降低器件的光伏性能和稳定性。通过在FAPbI₃前驱液中掺杂丙基碘化铵(PAI),在空气气氛下制备纯α-FAPbI₃薄膜。研究发现,PAI掺杂可以抑制α-FAPbI₃的相转变而不改变其光学带隙。同时,PAI掺杂后的FAPbI₃薄膜的晶体质量、器件光伏性能和稳定性均得到显著提升。掺杂1.0%(摩尔分数)PAI的FAPbI₃钙钛矿电池,其光电转换效率达到22.6%。结果表明PAI掺杂是提高α-FAPbI₃钙钛矿电池光伏性能和稳定性的一种有效策略。     

新型太阳能电池光电转换效率刷新纪录

据报道,日本三洋电机公司宣布,他们研发出了世界上光电转化效率最高的太阳能电池板HIT-N230,转化效率高达20．7％。     

黑卟啉空穴传输材料在无掺杂钙钛矿太阳能电池上的应用

无掺杂空穴传输材料是实现钙钛矿太阳能电池(PSCs)实用化的关键问题。本论文合成了具有高的热稳定性、对可见光谱全吸收性质的黑卟啉分子,5,10,15,20-四[3,5-二(叔丁基)苯基]-β,β''-四萘醌[6,7-g]锌卟啉(T1),研究了光物理、电化学性能和成膜性。T1最高占据分子轨道(HOMO)能级与spiro-OMeTAD相近,能够很好地与钙钛矿材料MAPbI3相匹配。制备了以T1分子为空穴传输层的PSCs,器件的能量转换效率(PCE)达到13.43%,优于相同条件下的基于spiro-OMeTAD的器件(11.63%)。     

综述与展望新型钙钛矿太阳能电池研究进展及面临的问题

能源是当今世界面临的巨大难题,石油矿产等资源的不断大量消耗,太阳能作为清洁能源有望得到更多的应用。利用太阳能最主要的方式是用太阳能电池进行光电转化,其中,新型太阳能电池优点很多,清洁、制造成本低、效率高、便于投入应用,已经成为光伏领域的研究热点。简要介绍太阳能电池发展过程,侧重于论述相应的市场行情及面临的问题。主要讨论钙钛矿太阳能电池的研究现状以及研究中面临的问题。     

钙钛矿太阳电池的研究进展

介绍了卤铅铵钙钛矿（CH3NH3PbX3,X = Cl、Br、I）的结构及其在新型无机-有机杂化异质结钙钛矿太阳电池中的应用,阐述了钙钛矿太阳电池的结构与工作原理,着重从钙钛矿太阳电池的致密层、钙钛矿吸收层（有骨架层和无骨架层）及有机空穴传输层三个重要组成部分的材料、微结构及制备方法等方面分析了钙钛矿太阳电池的研究进展及存在的问题。并结合不同课题组的研究成果评价了钙钛矿太阳电池各组成部分相应的材料、微结构及制备方法等对太阳电池光伏性能和长期稳定性的影响。此外还介绍并比较了反转结构与柔性太阳电池的光伏性能,简要讨论了钙钛矿太阳电池的各层材料、结构、有毒重金属的替代、长期稳定性等方面的发展趋势。     

Photothermal materials for efficient solar powered steam generation

Solar powered steam generation is an emerging area in the field of energy harvest and sustainable technologies. The nano-structured photothermal materials are able to harvest energy from the full solar spectrum and convert it to heat with high efficiency. Moreover, the materials and structures for heat management as well as the mass transportation are also brought to the forefront. Several groups have reported their materials and structures as solutions for high performance devices, a few creatively coupled other physical fields with solar energy to achieve even better results. This paper provides a systematic review on the recent developments in photothermal nanomaterial discovery, material selection, structural design and mass/heat management, as well as their applications in seawater desalination and fresh water production from waste water with free solar energy. It also discusses current technical challenges and likely future developments. This article will help to stimulate novel ideas and new designs for the photothermal materials, towards efficient, low cost practical solar-driven clean water production.     

Dopant-free small molecule hole transport materials based on triphenylamine derivatives for perovskite solar cells

In the past decade, perovskite solar cells have become a promising candidate in the photovoltaic industry owing to their high power conversion efficiency that surpasses 25%. However, there are certain limitations that have hindered the development and full-scale practical application of these cells, including the high cost and degradation of perovskite caused by the dopants. Hence, there is an urgent need to develop dopant-free hole transport materials (HTMs). In recent years, HTMs based on triphenylamine (TPA-HTMs) are receiving growing interest owing to their high hole mobility, excellent film formation, and suitable energy levels. The literature here covers work relevant to TPA-HTMs in the last five years. They have been classified according to different core types. The correlations between performance and structure are summarized, and the future development trend of TPA-HTMs is highlighted.     

太阳能光伏材料的研究进展

近年来,不同体系及不同结构的太阳能电池材料的研究都取得了很好的效果。简要概述了3代太阳能电池的发展,综述了有机和无机2大类光伏发电材料的发展情况,并对作为太阳能电池前沿材料(如:石墨烯)的发展趋势进行了展望。     

Efficiency of bulk-heterojunction organic solar cells

During the last years the performance of bulk heterojunction solar cells has been improved significantly. For a large-scale application of this technology further improvements are required. This article reviews the basic working principles and the state of the art device design of bulk heterojunction solar cells. The importance of high power conversion efficiencies for the commercial exploitation is outlined and different efficiency models for bulk heterojunction solar cells are discussed. Assuming state of the art materials and device architectures several models predict power conversion efficiencies in the range of 10–15%. A more general approach assuming device operation close to the Shockley–Queisser-limit leads to even higher efficiencies. Bulk heterojunction devices exhibiting only radiative recombination of charge carriers could be as efficient as ideal inorganic photovoltaic devices.     

石墨炔及其衍生物在钙钛矿太阳能电池的应用

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因具有高效率、可溶液加工和低成本等优点受到了人们广泛的关注。然而，在PSCs的各个功能层及界面之间存在缺陷非辐射复合、界面接触不良和薄膜质量较差等问题，阻碍了PSCs光电转换效率和稳定性的提高。相较于石墨烯，含有sp杂化碳原子的石墨炔具有独特的三角微观结构、天然的带隙、超高的载流子迁移率以及优异的光电和机械性能，成为光电能源领域重要的候选材料。综述了石墨炔及其衍生物在PSCs的电子传输层、空穴传输层以及光吸收层中的应用，重点探讨了石墨炔及其衍生物在功能层及其界面中钝化缺陷、改善薄膜形貌和界面接触、提高载流子传输等方面的作用。最后，对石墨炔及其衍生物在PSCs领域中的发展提出了展望。