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设计合成高效n型小分子半导体作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层对实现低温、可溶液加工的钙钛矿太阳能电池具有重要意义.本文合成了三个低LUMO能级、基于苊烯酰二亚胺的小分子受体材料AI1, AI2, AI3,系统表征了其光物理性质及电化学、热力学性质,研究了其在钙钛矿太阳能电池器件中的应用.当使用TiO2/AI1作为电子传输层时,钙钛矿太阳能电池的平均光电转换效率为15%,比单独TiO2电子传输层11.7%的平均光电转换效率有较大提升,表明基于苊烯酰二亚胺的小分子AI1, AI2, AI3是良好的电子传输层材料,可实现低温、可溶液加工的高效钙钛矿太阳能电池. ...
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为了提高有机太阳能电池的能量转换效率,提出了一种新型的阴极界面层。采用电化学法制备石墨烯量子点(GQDs),并用支化的聚乙烯亚胺(BPEI)修饰GQDs,得到了一种氮元素修饰的石墨烯量子点(N-GQDs)。N-GQDs具有很好的水溶性和分散性,容易成膜,且尺寸小,比表面积较大,具有很好的导电性能。将其应用在反式有机太阳能电池中作为阴极界面层,制备了结构为ITO/N-GQDs/PCE-10:PC 71 BM/MoO 3/Al的器件,N-GQDs的引入不仅提高了器件的电子迁移率,还降低了ITO的功函数。结果表明,与ITO、ITO/ZnO比较,ITO/N-GQDs的透光性和电子传输性能更好,基于后者的有机太阳能电池达到了8.64%的能量转换效率。 ...
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采用溶液旋涂法在平面异质结型钙钛矿电池中引入氧化石墨烯(Graphene oxide,GO),制备了GO、GO∶(PEDOT:PSS)复合薄膜和GO/PEDOT∶PSS双层薄膜作为空穴传输层的电池,其光电转换效率分别为1.86%、7.35%、7.69%,基于PEDOT∶PSS空穴传输层的对照电池的效率为7.38%.主要原因是GO具有绝缘性,作为阳极界面层时,随着GO薄膜厚度增加,器件的串联电阻增大,从而降低了电池的短路电流和效率.为提高GO导电性,并改善其功函数,将GO氨化改性后与PEDOT:PSS组合构成双空穴传输层,所得电池取得了7.69%的较高效率,表明该方式是GO用于钙钛矿电池空穴传输层的有效途径. ...
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近年来,有机太阳能电池(OSCs)由于能有效利用太阳能且具有成本低、柔性、便携、质量轻等优势而受到极大关注。有机太阳能电池由三部分组成,分别为活性层、界面层(电子传输层和空穴传输层)和电极。界面层的存在对器件性能有极大的影响,合适的界面层可以有效促进电荷提取和光传输。然而,界面层材料存在制备方法复杂、成本较高、稳定性较差等问题,限制了有机太阳能电池的商业化应用。因而,设计制备可溶液加工、低成本、稳定的高效有机太阳能电池仍是一项重大的挑战。本研究采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)材料用作OSCs的空穴传输层,以提高OSCs器件的光电转换效率,并改善器件的稳定性。采用透射电镜(TEM)、X射线电子衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等测试方法对GO进行形貌表征和结构分析;利用紫外吸收光谱(UV-Vis)对GO进行光学性能分析;通过J-V测试表征电池器件的性能。结果表明,所构筑的GO作空穴传输层的有机太阳能电池器件,以PBDT-BDD:PC71BM为活性层,器件效率为7.97%,与传统的PEDOT:PSS为空穴传输层的器件效率(7.9%)相近。同时,以GO作空穴传输层的有机太阳能电池器件稳定性较以传统PEDOT:PSS为空穴传输层的器件稳定性明显提高,放置80d后器件效率维持在原效率的83%,而传统PEDOT:PSS器件效率仅为初始效率的45%。这些结果都说明了GO能够作为有机太阳能电池的空穴传输层,促进实现高稳定性、低成本的器件。 ...
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为了解决柔性有机太阳能电池基底热膨胀系数大、基底热稳定性不佳的问题,采用纳米纤维素透明薄膜浸渍环氧树脂制得了复合材料,将该复合材料用作柔性有机太阳能电池基底。对其热学、光学、力学性能进行了表征和测试。结果表明:与纯环氧树脂相比,复合膜的热膨胀系数由4.6×10–5K–1下降至1.9×10–5K–1,透光率可达89%,表面平滑(粗糙度2.15nm),机械性能良好。在该基础上,在复合基底上制备聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐导电电极,将制得的电极分别在70℃和-15℃环境下放置3 h,然后对其进行了表面形貌、电导率等测试,结果表明,温度变化时电极材料与基底结合良好无开裂,电导率稳定(829~872 S/cm)。 ...
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