有机太阳能电池受体材料的研究进展

有机太阳能电池受体材料是有机光伏领域的研究热点之一。主要介绍了富勒烯衍生物、苝二酰亚胺衍生物、9,9-联亚芴基衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物和聚合物这五类受体材料的结构与特点,并综述了这些受体材料在有机光伏器件中的应用与发展,为今后开发更加高效的有机太阳能电池受体材料提供参考。     

钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池具有工艺简单、可弯曲、应用前景广阔等优点。从2009年出现起,至今其效率从3.8%提高到了22%以上,引起了研究者的广泛关注。介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构和工作原理,概述了钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的研究进展,着重介绍了无机空穴传输材料的研究进展。最后展望了钙钛矿太阳能电池未来的发展与商业化应用。     

染料敏化太阳能电池敏化剂材料研究进展

染料敏化太阳电池(DSCs)是一种新型光伏电池,在充满前景的太阳能发电市场中,实现染料敏化太阳能电池商品化的最重要的前提之一就是提高能量转换效率.介绍了染料敏化太阳能电池的结构与基本原理,在影响DSCs能量转换效率的三大因素中,重点综述了通过染料敏化剂材料的设计和开发来提高电池光电流.介绍了钌多吡啶配合物、非金属有机染料、有机金属染料(酞菁锌和卟啉锌染料)的设计开发及其如何增加电池光吸收效率、降低染料分子在TiO2半导体材料上的聚集及电子复合,提高电池光电流.同时介绍了现阶段通过共敏化剂方法提高DSCs的光电能量转换效率的进展.最后,对于进一步提高能量转化效率所面临的挑战,以及DSCs的商品化前景进行了展望.     

新型三元聚合物给体材料的合成及在有机太阳能电池中的应用

以吡咯并[3,4-c]吡咯二酮(DPP)为A单元,苯并[1,2-b∶4,5-b′]二噻吩(BDT)和萘为D单元,合成了一种新型2D/A型三元共轭聚合物太阳能电池给体材料(PDPP-BDT-NT),通过核磁共振氢谱(1 H NMR)对其结构进行了表征,通过热重分析、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、循环伏安法对其热学性质、光物理性能及能级结构进行了研究。PDPP-BDT-NT具有较好的热稳定性,热分解的温度为401℃,有较宽的吸收光谱,可覆盖300~900nm,最高占据轨道(HOMO)能级为-5.35eV。以聚合物PDPP-BDT-NT为给体材料,PC60BM为受体材料,制备了一系列有机聚合物太阳能电池,在大气质量(AM)为1.5G,功率为100mW·cm-2模拟的太阳光照射下,有机聚合物太阳能电池的光电转化效率(PCE)可达2.09%。甲醇处理后,有机聚合物太阳能电池的PCE可达2.34%。     

聚合物太阳能电池材料的研究进展

综述了近年来聚合物太阳能电池的研究进展,对电子给体与电子受体两大类聚合物光伏材料进行了详细的描述,并阐述了进一步发展的重点、趋势及前景。     

体相异质结型有机太阳能电池的研究进展

基于电子给/受体共混体系制备的体相异质结型有机太阳能电池是一种低耗、高效的有机光伏器件.作为器件核心,光电转化共混活性层的质量优劣会直接影响器件的能量转换效率.研究发现,不同的给/受体材料组成、2种材料的共混比例、共溶剂的选择以及器件的热退火处理等因素都可影响到活性层质量.结合上述研究热点,综述了体相异质结型有机太阳能电池近年来的研究进展,阐述了该研究领域下一步发展的重点、趋势及前景.     

太阳能电池新型聚合物给体材料的性能研究

设计合成了新型聚合物给体材料PTT-FTQ,以PTT-FTQ∶PCBM体系作为活性层,研究了给受体比例及膜厚、受体类型、添加剂等因素对有机太阳能电池性能的影响。结果表明,当给受体比例为1∶2时,PTT-FTQ能与受体PC61BM形成良好的网络结构,活性层薄膜表面变得更加光滑平整,在活性层膜厚为120 nm时,有利于吸收光子,传输激子,器件能量转化效率达到2.12%,采用1,8-二碘辛烷(DIO)做添加剂,在添加量为溶剂的1%时,效率提升到2.18%,随着DIO加入量的增加,反而会减少给受体间的界面接触面积,导致激子的解离效率和载流子的传输效率大幅度降低。而采用PC71BM做受体时,电池的短路电流密度比PC61BM体系下的要大得多,但是开路电压会稍低,这主要是PC71BM有较强的光谱吸收但LUMO能级较低,PTT-FTQ∶PC71BM体系能量转化效率达到2.78%。     

有机太阳能电池简介及产业化前景

一、有机太阳能电池简介随着人类使用的主要能源——化石燃料(包括煤、石油、天然气等)的不断耗尽及环境污染的日趋严重,研究者的目光开始转向清洁的可再生能源。太阳能取之不尽、用之不竭,是一种真正意义上的"绿色"能源,充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略。目前使用的太阳能     

有机太阳能电池及其前景展望

有机太阳能电池因其具有制备简单、成本低、质量轻、可制备成柔性器件等突出优点。而显示了巨大的开发潜力。文章对有机太阳能电池进行了简单介绍,并对它的未来发展趋势作了简要描述。     

聚合物在太阳能电池材料中的应用

综述了近年来聚合物在太阳能电池材料中的应用.对电子给体材料和受体材料两类聚合物材料进行详细的描述,并阐述了进一步发展的重点和前景.     

金属络合物在有机太阳能电池中的应用研究进展

全球性的环境与能源危机已成为可持续发展必须面临的重要问题, 开发清洁可再生能源以替代传统化石能源成为当今社会关注的焦点之一.其中, 利用太阳能电池将太阳能转化为电能是清洁可再生能源领域最有前景的解决方案.在众多太阳能电池技术中, 有机太阳能电池因具有质量轻、原材料来源广泛、成本低、机械柔性好、可采用湿法制备成大面积器件...     

基于分子指纹及机器学习回归模型的有机光伏材料效率预测

有机太阳能电池(OPV)的发展依赖于新型高效OPV材料的开发.近几年来,为解决传统有机太阳电池材料开发模式低效的问题,机器学习辅助OPV材料开发的新模式得到了广泛的关注.本工作提出一种结合分子指纹和机器学习回归模型的新方法,实现了OPV给体材料光电转换效率的快速预测.基于从文献中收集的给体材料数据库,系统地比较了不同分子指纹作为各种机器学习模型输入的预测精度.结果表明,Mor-gan分子指纹与随机森林模型的组合在决定系数指标下性能最优,而Hybridization分子指纹与支持向量机模型的组合在平均绝对误差指标下性能最优.同时,各模型的预测精度随着分子指纹的位数增加而提高.该方法可广泛用于新设计的OPV材料的快速初筛,从而提升新型OPV材料的研发速度,促进高性能OPV的快速发展.     

复合钙钛矿太阳能电池电荷传输层材料研究进展

有机无机复合钙钛矿太阳能电池因具有适合的载流子扩散长度而成为备受关注的有望获得高效率的光伏器件。复合钙钛矿材料本身不含贵金属元素,可以采用液相法或物理气相法低温制备,成本低廉,但目前应用最多的电子传输层材料TiO2需400~500℃煅烧,与柔性基底及低温制备技术适应性差;空穴传输层材料SpiroOMeTAD合成工艺复杂,价格高昂,限制了复合钙钛矿太阳能电池的开发应用。开发和研究导电性好、成本低、稳定性好的电子和空穴传输层材料是复合钙钛矿太阳能电池研究中的一个非常重要的方面。综述了复合钙钛矿太阳能电池中电荷传输层材料的研究进展及发展方向。电子传输层材料方面通过对TiO2的改性以及与石墨烯的复合,采用ZnO、石墨烯或PCBM作为电子传输层材料,以与柔性基底及低温制备技术相适应。空穴传输层材料方面,采用其它低成本、导电性高的有机p型半导体替代spiro-OMeTAD;采用无机空穴传输层材料以避免有机空穴传输层材料的老化问题,提高电池的长期稳定性;利用复合钙钛矿材料兼作吸收层与空穴传输层,制备无空穴传输层材料结构电池以降低成本,提高稳定性。     

高效窄带隙共轭聚合物太阳能电池材料设计及器件性能研究进展

窄带隙聚合物材料因能与太阳光谱更好地匹配而备受重视,是聚合物太阳能电池的研究热点.按照窄带隙聚合物给体单元的结构分类,总结了含芴、硅芴、咔唑、环戊二烯并双噻吩、三苯胺和吩噻嗪给体单元的太阳能电池材料的设计以及器件性能,介绍了聚合物的HOMO和LUMO能隙值对其光谱和光电转换效率的影响,并指出了该研究领域目前存在的问题及今后的发展方向.     

空穴传输材料在高效钙钛矿太阳能电池中的发展演变

钙钛矿太阳能电池(PSCs)转换效率已从2009年的3.8%上升到2017年的22.7%,其快速的发展可能使光伏工业进入革命新阶段。空穴传输材料(HTM)是构成高效钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,开发和设计导电性好、成本低、稳定性好的空穴传输层材料对钙钛矿太阳能电池的研究显得非常重要。本文将近几年应用于钙钛矿太阳能电池中较高效的空穴传输材料归纳为有机小分子类、有机聚合物类和无机材料类,同时也介绍了无空穴传输层的钙钛矿电池。详细评述了基于各类空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的光电性能及稳定性,重点讨论了HOMO能级、空穴迁移率、添加剂的掺杂等因素对钙钛矿太阳能电池的影响。最后指出了空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。     

倒置钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的研究进展

倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有器件结构简单、吸光系数高、迟滞效应小、良好的缺陷容忍性等优点,受到了广泛的关注。但倒置器件光电转换效率(PCE)尚有待提高,究其原因是空穴传输层(HTL)和钙钛矿层界面处的能量损失表现出相对较小的开路电压。文章综述了包括有机聚合物、无机物、尖晶石氧化物等作为空穴传输材料的相关研究进展,进一步分析了通过调节电极/空穴传输层能级使之与钙钛矿价带匹配,及通过界面修饰促进器件对载流子的注入与收集,从而提高光电转换效率的研究现状。对提高倒置钙钛矿太阳能电池性能的研究具有一定的指导意义,最后对倒置器件的应用前景进行了展望。     

化合物太阳能电池的材料研究

在光伏市场尚未完全开启的初级阶段,晶体硅太阳能电池凭借其高的转换效率仍然可以占据光伏市场的绝大部分份额。但是,随着将来光伏市场的逐渐成熟,光伏组件发展成为大型电站、城市建筑和偏远地区用电的标准安装单元之后,晶体硅因为其较大的材料消耗就未必能满足庞大市场的     

溶液法合成的功能无机材料氧化镍对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响

功能无机材料氧化镍 （NiO_x） 作为钙钛矿太阳能电池中最有前途的空穴传输材料之一,其有着高空穴迁移率、良好的稳定性、易于加工以及适合的费米能级等优点。但是,由于 NiO_x自身固有电导率低,Ni空位的电离能相当大,未掺杂的 NiO_x中空穴密度受到很大限制,加上孔洞的积累增加了载流子复合的可能,从而降低了有效的电荷收集。因此,优化 NiO_x薄膜的成膜质量是解决上述问题的关键。本文通过溶液法使用乙二醇甲醚（MEA）、乙醇（EA）和去离子水作为溶液,分别制备了 DME-NiO_x、EA-NiO_x 和 NCs-NiO_x 薄膜,并在浓度调节范围内对基于 NiO_x的钙钛矿器件进行优化,最终得到了光电转化效率 （PCE） 为 18.50%,开路电压 (V_oc) 为 1.034 V,短路电流 (J_sc) 为 22.94 mA/cm²,填充因子 （FF） 为 78% ...     

金纳米层可改善太阳能电池转换效率

据报道,美国加州大学洛杉矶分校的研究人员与来自中国和日本的同行通过将金纳米粒子用于有机光电太阳能电池,助其增强了光吸收的能力,极大地提高了电池的光电转化率。     

窄带隙共轭聚合物类太阳能电池材料的研究进展

窄带隙共轭聚合物材料是新型太阳能电池的研究热点。按窄带隙聚合物材料的结构分类,简要总结了不同种类窄带隙共轭聚合物类太阳能电池材料的设计、合成及器件性能,并指出了该研究领域目前还存在的问题和今后发展的方向。