针对这一挑战,湘潭大学、西安交通大学、西安科技大学等多个团队合作设计并合成了两种具有相似骨架的香豆素衍生物固体添加剂:挥发性C5与非挥性C6。结论展望本研究通过精准设计一对结构相似但挥发性迥异的香豆素衍生物添加剂,首次系统比较并揭示了挥发性与非挥发性固体添加剂在有机太阳能电池中的作用机制差异。
论文概览精确调控活性层形貌是提升有机太阳能电池效率的关键,但其复杂性使得实现可重复的最优结构极具挑战。针对此难题,四川大学彭强、徐晓鹏团队创新性地开发了一种溶剂蒸汽扩散策略。实现效率突破:将单结有机太阳能电池效率推升至20.7%以上,跻身世界最高效率行列。结论展望本研究成功开发并验证了一种基于溶剂蒸汽扩散的、用于精确调控非富勒烯受体多尺度预聚集的通用策略。
研究亮点:首次提出通过调控COF非骨架基团实现“全组分离域结晶”策略,-F基团诱导的局部电荷不对称分布可同时与PbI(配位)、FA(氢键)和I相互作用,显著延缓结晶过程并提升薄膜质量。
针对这一问题,常州大学朱卫国课题组提出了一种基于挥发性固体添加剂1,3-二溴-5-碘苯的双相协同调控策略。该研究以“Dual-PhaseRegulationviaaVolatileMorphologyDirectorEnablesTrap-SuppressedOrganicSolarCellswith20.6%Eciency”为题发表在顶级期刊AdvancedMaterials上。径向分布函数与FT-IR光谱进一步证实了DBI优先与PM6的给体骨架发生非共价相互作用。时间演化分析显示适量DBI可促进PM6预聚集并同时抑制Y6的过度聚集。IR-AFM形貌图直观证实,适量DBI诱导形成了清晰、互穿的双连续相分离结构,而过量添加剂则导致相边界模糊、形成孤立域。
针对这一痛点,山东大学高珂团队联合多所高校设计合成了一种铂配合物基非富勒烯受体,通过分子结构调控实现介电常数提升与激子-振动耦合抑制的双重目标。研究意义能量损失调控新策略:通过金属配合物受体同时调控介电常数和激子-振动耦合,为降低OSC电压损失提供了明确的分子设计思路。通过FTPS-EQE与电致发光谱进一步量化了各损失分量,证明PH1D通过提升介电常数和抑制激子-振动耦合,是实现低能量损失的关键。
香港理工大学杨光,李刚&深圳理工大学白杨明确了宽带隙钙钛矿开路电压损失的根本原因,即其表面区域分布的移动缺陷。这两种策略的协同集成,使钙钛矿-有机叠层太阳能电池的效率突破25%,同时实现了更强的运行稳定性。进一步,创新性地采用溶液加工的氧化石墨烯作为中间连接层,成功构建了钙钛矿-有机叠层太阳能电池,实现了25.03%的稳定效率,且器件表现出良好的可重复性。
分子骨架几何结构的微小变化影响有机太阳能电池中的分子间相互作用与性能。本文香港理工大学罗正辉等人研究了三种异构小分子受体,以揭示不同稠环构型如何调控分子堆积、电子耦合和薄膜形成。原位光学测量显示,NaO1在成膜过程中促进快速且连续的结构演化,形成平滑的形貌和均匀的相分布。我们的研究结果凸显了稠环异构化如何决定有机太阳能电池中结构-堆积-性能之间的关系。
鉴于有机阳离子具有丰富的可调性,理解二维钙钛矿的激子动力学行为成为拓展二维钙钛矿在光电子器件应用的关键。理论研究指出该体系具有II型的电子能级排列,认为低于带隙的吸收峰是电荷转移激子。这为进一步设计光子上转换的二维钙钛矿材料提供了新设计原理。该工作得到了国家自然科学基金面上项目等基金的资助。
钙钛矿太阳能电池的耐久性主要受限于钙钛矿晶界和晶面处的缺陷与不完整结构。本文香港大学WallaceC.H.Choy等人提出一种两步顺序专用配体策略,通过空间分辨的配体相互作用,分别针对GBs和GSs进行选择性修饰。该工作通过顺序重构GBs和GSs,为实现高效稳定的三维PSCs提供了有效途径。效率与稳定性同步提升:器件效率达26.06%,并在高温高湿下连续运行3000小时仍保持93%以上效率,稳定性显著优于现有方法。
在有机太阳能电池中,将分子堆积从边缘取向调控至更优的面取向有利于改善垂直电荷传输和光伏性能。然而,由于加工条件复杂,实现这一结构转变的精确控制仍面临重大挑战。