基于噻吩-苯非对称单元的DPP类聚合物给体材料的合成及光伏性能

为了优化聚合物太阳能电池的光伏性能,设计合成了一种基于噻吩-苯非对称单元的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)类聚合物给体材料(PDPP-PT)。非对称结构的设计使得该聚合物具有较好的分子堆积,有利于器件的制备。该聚合物具有范围在300~900nm的宽吸收光谱、1.5eV的窄光学带隙。在器件性能方面,活性层厚度达260nm时,测得开路电压(Voc)为0.68V,光电转换效率(PCE)为1.51%。因此,PDPP-PT给体材料在制备厚活性层太阳能电池时具有一定的优势并为聚合物给体材料的分子设计提供了一种新的思路。     

基于噻吩-苯非对称单元的DPP类聚合物给体材料的合成及光伏性能

为了优化聚合物太阳能电池的光伏性能,设计合成了一种基于噻吩-苯非对称单元的二酮吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)类聚合物给体材料(PDPP-PT).非对称结构的设计使得该聚合物具有较好的分子堆积,有利于器件的制备.该聚合物具有范围在300~900 nm的宽吸收光谱、1.5 eV的窄光学带隙.在器件性能方面,活性层厚度达260 nm时,测得开路电压(Voc)为0.68 V,光电转换效率(PCE)为1.51%.因此,PDPP-PT给体材料在制备厚活性层太阳能电池时具有一定的优势并为聚合物给体材料的分子设计提供了一种新的思路.     

基于苯并二噻吩单元的窄带系D—A共聚物太阳能电池材料的合成及器件测试

用Stille聚合法合成了基于4,8-二（2,3-二已基噻吩）苯并[1,2-b：4,5-b’]二噻吩（BDTT）和噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮（TPD）单元的窄带系D-A共聚物PBDTT-LTPD-M,其主链内受体单元的密度增加,具有较低的HOMO能级（-5．50eV）。用于聚合物太阳能电池中,使电池的开路电压（Voc）达到0．87V,器件的短路电流（Jsc）为6．07mA／cm^2,填充因子（FF）50．22％,光电转换效率（PCE）为2．67％。     

不同比例的P3HT与PCBM共混体系光电池性能分析

以P3HT(poly(3-hexylthiophene))为电子给体材料(D),PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyricacid methyl ester)为电子受体材料(A),制成了不同比例的共混体系太阳电池。从不同比例的给体与受体材料共混体系的紫外可见光谱(UV-vis)、光荧光谱(PL)、太阳电池的光敏(PS)图及器件的光、暗导J-V图方面,详细分析了不同比例的给体与受体材料对器件性能影响。得出了当给体与受体材料质量比例为1∶1时,太阳电池的性能最好。其光电池在100 mW/cm2强度光照下,其开路电压VOC为0.59 V,短路电流密度JSC为5.71 mA/cm2,填充因子FF为55.7%,能量转换效率η为1.88%。     

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%。     

二次丝网印刷对产业化太阳能电池效率的影响

在实际批量生产条件下,根据Denis Erath等人提出的构想,采用325目的丝网进行2次叠印(采用三母线电极分布),将印刷得到的参数与采用360目丝网一次印刷得到的参数进行对比实验。分析结果表明,采用二次印刷可获得更好的电极线高宽比,填充因子FF变化不明显,短路电流JSC和开路电压VOC获得一定的提升,太阳能电池的转换效率则由17.574%增大至18.032%。     

NiOx介孔层的成膜过程对碳电极钙钛矿太阳能电池性能的影响(英文)

碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)具有稳定性好且成本低的优势,展现出广阔的应用前景。本研究基于MAPbI₃材料,选择高质量的NiO_x介孔层作为空穴传输层(HTL),对比了NiO_x介孔层不同制备方法对电池性能的影响,并对NiO_x介孔层的厚度进行优化。研究发现,与旋涂工艺制备的NiO_x介孔层相比,丝网印刷工艺制备的介孔层的孔径分布均匀,可改善钙钛矿(PVK)前体溶液填充在介孔支架中的填充状态。最终得到含HTL的高效率和低滞后的钙钛矿太阳能电池,其开路电压(VOC)为910m V,光电转换效率(PCE)为14.63%,认证效率达14.88%。此外,在空气中储存近900 h,其PCE没有明显衰减。     

柔性SnO_2/ZnO复合光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过简单易行的方法制备了SnO_2/ZnO复合纳米颗粒,利用XRD对SnO_2/ZnO结构进行表征。使用电泳技术制备无裂纹SnO_2/ZnO复合薄膜,考察了ZnCl2添加量对SnO_2/ZnO复合薄膜光阳极性能的影响,通过机械压膜方法对柔性导电衬底(ITO/PEN衬底)上的SnO_2/ZnO复合薄膜进行后处理,扫描电镜结果表明机械压膜处理使SnO_2/ZnO复合薄膜变得更加平滑,SnO_2/ZnO复合纳米颗粒之间的连接性能增强,光电测试结果表明机械压膜处理可以显著提高SnO_2/ZnO复合光阳极的光电性能,电池的开路光电压和短路光电流均得到明显提高,优化后柔性SnO_2/ZnO复合光阳极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率(η)达到了3.95%,短路光电流密度(JSC)、开路光电压(VOC)和填充因子(FF)分别为16.43mA/cm2、0.493V和0.49。     

含EDOTBT结构单元低能隙聚合物的合成及性能

采用Heck反应制备了以3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)为供体,苯并噻二唑(BT)为受体的D-A型单体4,7-二(3,4-乙撑二氧噻吩)-苯并噻二唑(EDOTBT);采用Suzuki反应合成了一种低能隙的共轭聚合物4,7-二(3,4-乙撑二氧噻吩)-苯并噻二唑-芴共聚物(PEDOTBTF6)。通过核磁共振、热失重、凝胶渗透色谱、紫外-可见光光谱、循环伏安等对其进行了分析研究。结果表明,成功合成了单体EDOTBT及共轭聚合物PEDOTBTF6,所得共聚物具有较高的相对分子质量,在有机溶剂中具有较好的溶解性,且具有良好的热稳定性。PEDOTBTF6具有较低的能带隙,其光学带隙宽为1.65eV。通过循环伏安法测得其HOMO和LUMO能级分别为-5.23eV,-3.58eV。由该共聚物制备的聚合物太阳能电池具有良好的光电性能。初步研究表明,当退火温度为160℃,退火时间为20min时,所得到的聚合物太阳能电池的短路电流(Jsc)为1.6mA/cm2;开路电压(Voc)为0.5V;光电转换效率(PCE)为0.21%。     

高效无机CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池表面钝化的简便方法

近年来,基于CsPbI2Br的钙钛矿太阳能电池(PVSC)由于能在效率和稳定性之间获得良好平衡而受到越来越多的关注.通过溶液法制备的CsPbI2Br钙钛矿薄膜通常包含各种缺陷,为了获得具有高性能和良好稳定性的钙钛矿太阳能电池,这些缺陷需要被钝化.针对此问题,本文报道了一种简便的缺陷钝化策略,即通过在CsPbI2Br钙钛矿表面旋涂KF溶液来对其进行缺陷钝化.结果表明,沉积的KF大部分位于钙钛矿表面的晶界处,而钙钛矿膜的降解通常始于晶界,因此钝化后的PVSC具有更高的稳定性.稳态和时间分辨光致发光光谱均表明钙钛矿的缺陷被KF显著钝化了.最终,基于KF处理的CsPbI2Br的电池器件能量转换效率(PCE)提高到了15.01%,同时具有较大的开路电压(VOC,1.26 V).与之相比,基于CsPbI2Br的对照器件的PCE仅为14.14%,VOC只有1.18 V.     

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% ...     

共轭长度增加的非富勒烯稠环受体在有机太阳能电池中的应用

文中合成了一种拥有更长共轭长度的新的稠环小分子IDT-2T-IC,并作为非富勒烯受体用于聚合物太阳能电池(PSCs)。其热力学性质、吸光特性及电化学性能被详细表征。该材料在300~850nm波长范围内有宽的吸收,同时还显示了较强的聚集趋势。将该材料作为电子受体,与聚合物给体PTB7-Th共混制备本体异质结(BHJ)太阳能电池,在对器件优化后,电池的能量转换效率(PCE)达到2.17%。     

溶剂热法合成CuInS_2光伏材料及其光电性能研究

以乙醇溶剂热法制备CuInS2光伏材料,借助XRD、SEM、EDS、紫外-可见光谱、光电性能测试等方法对其主要制备条件及其性能进行了表征。结果表明,在180℃下反应10h,产物为黄铜矿型结构CuInS2粉末,其形貌主要为光滑球形颗粒和纳米纤维聚集球,粒径为几到几十微米。紫外-可见吸收范围在350~800nm,禁带值为1.48eV,其光电转换性能参数为:短路电流密度JSC为2.29×10-3 A/cm2,开路电压VOC为0.61V,填充因子FF为0.211,转换效率为0.49%。     

新型窄带隙聚合物太阳能电池光伏材料

聚合物太阳能电池中给体材料的能级水平、带隙、光吸收系数、溶解性、成膜性及载流子迁移率是决定器件性能的关键因素.阐述了聚合物太阳能电池中给体材料的最新研究进展,着重介绍了含有苯并双噻吩的窄带隙D-A类型的共聚物,并对一些给体材料的能级水平优化结果做了简单的总结.最后指出了未来聚合物太阳能电池给体材料今后的发展方向.     

添加剂DMI对PCPDTBT:PC61BM聚合物薄膜性能的影响

制备ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PC61BM聚合物薄膜,研究了成膜添加剂DMI对ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PCBM/A1的聚合物薄膜性能的影响。结果表明,成膜添加剂DMI使PCPDTBT:PCBM光敏层的吸收峰红移,所制备出的太阳能电池的性能得到大幅度提高。DMI使薄膜中产生纳米尺度的两相分离,增大了给体与受体间的界面接触,提高了光生激子的分离效率,增大了电子的迁移率和电极收集载流子的效率,从而提高了器件的性能。在强度为100 mW·cm^-2的光照下,太阳能电池的填充因子FF为0.38,能量转换效率η为2.64%,开路电压Voc为0.66 V,短路电流密度Jsc为10.42 mA·cm^-2。     

新型窄带隙聚合物太阳能电池材料的合成及性能研究

为了寻找更优异的太阳能电池材料,通过stille偶联反应以2,2′-联噻吩作为给体单元,以4,7-二(3-己基噻吩-2-基)-5,6-二氟-[2,1,3]苯并噻二唑作为受体单元,合成了一种新型聚合物。通过引入支链和氟原子提高了聚合物的性质。利用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振氢谱仪表征了聚合物的结构,采用热重差热综合热分析仪表征了聚合物的热稳定性,并通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法研究了其光电性能。结果表明,聚合物的热分解温度为366℃,带隙为2.16eV,理论开路电压为1.02V,在聚合物太阳能电池的制备中可将其作为给体材料。     

有机噻吩类衍生物作为光伏材料的研究进展

聚噻吩及其衍生物是一类重要的有机共轭高分子材料,不仅具有良好的环境稳定性,而且带隙窄,是理想的聚合物光伏材料。分类介绍了有机噻吩类衍生物在聚合物太阳能电池中的研究进展及需要改进的地方,如开路电压、短路电流及能量转换效率仍需要大幅度提高才能应用到生活中。展望了聚合物太阳能电池的发展前景。     

锡铅混合钙钛矿太阳能电池垂直组分梯度的溶剂工程调控

带隙1.1～1.4eV的锡铅混合卤化物钙钛矿是单结太阳能电池光电转换效率(PCE)接近Shockley-Queisser(S-Q)理论效率极限值的理想材料。钙钛矿薄膜垂直方向上的化学组分梯度会通过影响能带结构影响载流子的传输和分离,因此对锡铅混合钙钛矿薄膜的结晶过程进行控制十分重要。本研究发现使用不同剂量的反溶剂制备锡铅混合钙钛矿会形成不同的垂直组分梯度,并且随反溶剂用量增大薄膜表面铅含量增加。调整溶剂组分可以控制锡铅混合钙钛矿的垂直组分梯度,增大溶剂中V(DMSO):V(DMF)可以形成底部富铅而表面富锡的垂直组分梯度。当铅基前驱液溶剂中V(DMSO):V(DMF)最优化为1:2时,相比于1:4的对照组,器件在标准光照条件下的开路电压从0.725V提高到0.769V,短路电流密度从30.95mA·cm^–2提高到31.65 mA·cm^–2,PCE从16.22%提升到接近18%。利用SCAPS软件数值模拟进一步证明了垂直组分梯度的必要性,当钙钛矿薄膜底部富铅、顶部富锡时,载流子在空穴传输层界面区域的复合有所减少,因而电池性能得到提升。     

铜掺杂非晶纳米氢氧化镍电极材料的性能

以柠檬酸三钠为络合剂，采用络合反应快速冷冻共沉淀法制备出铜掺杂氢氧化镍超细粉体样品材料，采用XRD、SEM、TEM、TG—DSC、Raman和红外对其进行表征，同时将其作为正极活性材料组装成MH—Ni电池，测试了其电化学性能。充放电结果表明，样品电极具有较好的循环特性．当Cu的掺杂量为5％时，合活性物质80％的样品电极在恒流80mA／g下充电6h，40mA／g放电，终止电压为1．0V时．放电电压稳定于1．260V的时间较长，开路电位为1．462V，放电比容量可达362．976mAh／g，表现出其较高的电化学活性。     

氟材料在有机太阳能电池中的应用

有机太阳能电池具有成本低、质量轻、柔韧性好等优点,提高有机太阳能电池的光电转化率和降低成本,开发新型的有机太阳能电池材料一直是研究的重点。文中简要介绍了有机太阳能电池的特点、工作原理及发展趋势,提出了含氟共轭聚合物在有机太阳能电池给体材料中的研究,重点讨论了含氟苯并噻二唑,含氟苯并三唑及1,5-并噻吩衍生物的研究。同时,讨论了含氟物质在界面修饰材料中的应用。最后,对含氟共轭聚合物在有机太阳能电池未来的发展做出了展望。