韩国成功研发非富勒烯高效率有机太阳能电池
非富勒烯有机受体-共扼聚合物太阳能电池的研究
非富勒烯有机受体-共扼聚合物太阳能电池的研究非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究近年来，太阳能电池作为一种可再生清洁能源的利用方式，备受研究者的关注。
在太阳能电池中，有机聚合物作为可拓展、低成本的替代材料，逐渐取代了传统的无机材料。
而在有机聚合物中，非富勒烯有机受体/共扼聚合物体系因其优异的光电转换性能而备受瞩目。
非富勒烯有机受体/共扼聚合物体系以其高效的电荷传输、宽带隙以及可调制的分子结构等特点，被广泛应用于太阳能电池的研究中。
与传统的有机受体（如富勒烯）相比，非富勒烯有机受体的分子结构更加灵活多样，这使得其在吸光特性和电荷传输过程中具有更高的调控性。
同时，非富勒烯体系具有更大的共轭度、更低的带隙能量以及更好的光电转换效率，因此在太阳能电池中展示出了更好的性能。
与非富勒烯有机受体相结合的共扼聚合物是另一个关键因素。
共扼聚合物作为电子传输材料，能够提供更多的电子传输通道，从而有效提高太阳能电池的光电转换效率。
此外，共扼聚合物的添加还可以调控太阳能电池的膜形态，在形成连续的电荷传输通道的同时提高了载流子的迁移率。
在非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究中，除了合适的材料选择外，界面性质的优化也是提高效率的关键。
界面性质的优化可以通过调控过程和材料结构的方式来实现。
例如，通过合理的溶剂选择和处理方法，可以在材料之间形成紧密的接触，提高电子传输效率。
此外，界面材料的引入还可以增加电子传输通道的数量，优化载流子的迁移。
在材料的合成和器件工艺的改进上，目前还有一些挑战与瓶颈需要克服。
例如，非富勒烯有机受体的合成方法复杂，制备成本较高，还需要进一步降低材料成本。
此外，器件的稳定性和尺寸的可扩展性也需要进一步改进。
总结起来，非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究展示出了潜在的高效能源转换性能。
在材料的选择、界面性质的优化以及合成工艺的改进等方面，还存在着一些挑战和需求进一步解决。
通过持续的研究和不断的改进，相信非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池将在未来成为一种重要的可再生能源转换技术综上所述，非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池具有潜力成为一种高效的可再生能源转换技术。
一个飞速发展的领域:非富勒烯有机太阳能电池受体材料
一个飞速发展的领域：非富勒烯有机太阳能电池受体材料屈扬坤;周林;肖胜雄【摘要】Organic solar cells have been extensively investigated in the last decade because they are one of the very important so -lutions to the global energy crisis .While predominant electron acceptor materials for organic solar cell are focused on fullerene and its derivatives,scientists are now more desperately looking for new alternative acceptor materials because fullerene acceptors face the challenges of narrow absorption spectrum ,low solubility,high cost and non-environmental friendly synthesis processes .Non-fullerene electron acceptors have drawn great attention recently and have been widely used in organic solar cells because they have the great advantages of wide absorption spectrum ,high solubility ,precise structural controllability ,and good processability .In this review paper ,we summarize the most significant progresses in the area of non-fullerene organic solar cell acceptors during the last 6 years and we look forward to a bright future of non-fullerene organic solar cells .%有机太阳能电池作为解决能源问题的重要手段之一,2006年以来得到了深入的研究.其电子受体材料较多地局限在富勒烯及其衍生物领域,由于其光谱吸收窄、溶解性差、成本高、生产过程中环境不友好等问题,迫使科学家们寻找新的受体材料.近年来,非富勒烯电子受体材料吸引了科学家们的关注.非富勒烯受体材料的光谱吸收宽,溶解性好,结构可控,易加工等特点决定了其在有机太阳能电池领域有广泛的应用.综述了2011年以来非富勒烯有机太阳能电池受体材料领域的进展,并对其将来的发展进行了展望.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(045)006【总页数】9页(P765-773)【关键词】有机太阳能电池;非富勒烯受体材料;非富勒烯有机光伏器件【作者】屈扬坤;周林;肖胜雄【作者单位】上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234【正文语种】中文【中图分类】O756随着人类社会的不断发展与进步,能源问题与环境问题日益成为摆在人类面前的最大危机.为解决这一危机,科学家们研究发展了很多所谓“清洁能源”.而作为清洁能源中最有发展前景的能源,太阳能日益受到科学家们的关注与青睐.太阳能在不久的将来是最有希望替代化石能源的能源,其最大的优点在于无限的来源和对环境最小的危害.目前,最成熟的、已经商业化的太阳能电池主要是基于硅基材料的无机太阳能电池,但是其具有高成本,生产过程中有严重污染以及不宜制成柔性器件等缺陷.虽然无机太阳能电池具有高达40%的能量转换效率(PCE),但是由于上述缺陷,其常被人称为灰色能源[1-2].有机太阳能电池逐渐进入科学家们的视野.有机太阳能电池(OPVs)分为聚合物太阳能电池(PPVs)和小分子太阳能电池(SM-OPVs).目前,有机太阳能电池常用的结构如图1所示,即为体异质结太阳能电池(bulk-heterojunction solar cell).该种结构的优点在于电子给体材料(Donor)和电子受体材料(Acceptor)在活性层中充分混合,有利于激子的分离.最早的有机太阳能电池可以追溯到20世纪70年代末,柯达公司的Tang[3]使用铜酞菁和苝四酰二亚胺类有机材料组成有机太阳能电池,其效率仅为0.95%,与无机太阳能电池相差较远.随着科学技术的发展与进步,目前,有机太阳能电池的PCE已经超过10%,提高了10倍,特别是2011～2016年,有机太阳能电池蓬勃发展,效率从不到5%提高到10%以上[4].1992年,Sariciftci[5]等在Nature杂志上发表论文,发现将富勒烯(C60)与共轭聚合物充分混合,在光激发下,会发生超快光诱导电子转移现象.自此,富勒烯作为有机太阳能电池的受体材料得到了广泛的研究.2012年,Yang[6]等首次报道了富勒烯作为受体材料制作串联叠层OPV器件,得到PCE大于10%的聚合物太阳能电池.香港理工大学的颜河等[7]在2016年报道了一例基于富勒烯衍生物的单层体异质结OPV器件(PffBT4T-C9C13:PC71BM),其PCE达到11.7%.但是富勒烯及其衍生物具有光谱吸收窄、溶解性差、成本高、生产过程中环境不友好等问题,严重制约了有机太阳能电池的进一步发展.因此,发展其他类型的受体材料成为科学家们的目标.近年来,科学家们设计合成了多种多样的小分子受体材料,此类材料具有结构明确、可控性强的等特点,其光谱吸收可以通过调控其结构来进行调节.本文作者综述了2011～2016年非富勒烯有机太阳能电池的发展,并对其将来的发展进行了展望. 2011～2016年,非富勒烯有机太阳能电池领域发展迅速,本文作者以fullerene-free和non-fullerene为关键词在scifinder上查询,发现在2011～2016年这6年里,2011年有4篇相关文献,2012年没有相关文献,2013年6篇,2014年17篇,2015年31篇,2016年1～8月有38篇.可以发现,本领域的发展极其迅速.并且,非富勒烯有机太阳能电池的电池效率也迅速提高(图2).从图2中可以清楚的看到,非富勒烯有机太阳能电池的PCE从2011～2016年提高了一个数量级,已经达到商用太阳能电池的标准[1].可以预见,在不久的将来,非富勒烯有机太阳能电池将会走进千家万户,提供清洁无污染的电能.下面分别对几类新型非富勒烯有机太阳能电池受体材料的最新进展进行介绍.1.1 酰胺类电子受体材料由于羰基具有极强的拉电子作用,酰胺类材料具有明显的N型半导体材料的性质,在有机场效应晶体管领域被深入地研究.Tang[3]在20世纪七八十年代对这类材料的有机电子性能做出了开创性工作.那么能否将这类材料应用在有机太阳能电池受体材料领域呢？答案是肯定的.近年来研究最为深入的电子受体材料即为酰胺类电子受体材料,特别是萘四酰亚二胺(NDI)和苝四酰亚二胺(PDI)(图3).NDI和PDI具有4个羰基,拉电子效果明显,是良好的有机电子受体材料,并且可以通过修饰R基团以及苯环来改变其溶解性和光谱吸收,它们的稠环体系使得它们具有良好的π-π堆积性质,这对有机太阳能电池形貌学具有十分重大的意义.1.1.1 NDI类电子受体材料萘四酰亚二胺与苝四酰二亚胺相比,苯环上氢的空间位阻较小,能通过Stille偶联等反应与噻吩等具有优异电子性能的基团链接,并且能形成聚合物,这使得NDI能通过噻吩等基团桥联形成电子受体聚合物,并与聚噻吩等给体聚合物形成全聚合物有机太阳能电池(all-polymer organic solar cells).Yan[8]等在2009年发展了一种电子受体材料P(NDI2OD-T2),亦被称之为N2200(图4).Jung[9]等使用DTP-DPP)(图5)为电子给体材料,分别和PC71BM和P(NDI2OD-T2)混合制成有机太阳能电池,PCE分别达到6.88%和4.82%.这是截止目前,NDI类电子受体材料达到的非叠层OPV的最高PCE之一.另一个NDI类电子受体的例子是将NDI与两种不同的噻吩类化合物同时做Stille 偶联反应,得到三种不同的聚合物,其化学结构如图6所示.Li等[10]将这种混合物与PTB7-Th进行混合制备非叠层OPV,其PCE值达到4.86%.在非富勒烯电子受体的研究刚起步之时,科学家们大量使用P3HT和PTB7-Th等基于富勒烯及其衍生物发展的电子给体材料.随着研究的深入,科学家们开始根据非富勒烯的结构与性质,研究电子给体材料.Kim等[11]使用N2200与PDBTTT-C和PDBTTT(图7)CT两种聚合物给体材料制备全聚合物太阳能电池,发现由于这两张不同的聚合物有不同的侧链,导致其堆积方式不同,进一步导致器件的形貌不同,其PCE 值分别为1.56%和2.78%.这为进一步发展不同的给/受体材料提供了思路.1.1.2 PDI类电子受体材料PDI类电子受体材料是研究最为深入彻底的小分子电子受体材料.以PDI类材料制作的电池的PCE值,从Tang[3]于1985年得到的0.95%一直发展到Nuckolls等[12]于2015年得到的8.30%.PDI类材料何以吸引众多科学家的目光？简单地对其化学结构进行分析.如图3所示,PDI类材料可以使用不同的R基团,来调控其不同的溶解性和堆积性能,而湾位可以连接不同的取代基来调控其能级,并且可以通过共价键将PDI单元连接成寡聚物以增大其共轭程度,改变其吸收光谱.Nuckolls等[12]以溴取代PDI和反式-1,2-双(三丁基锡)乙烯为底物,通过Stille偶联反应连接成寡聚物,接下来通过Mallory 光环化反应,使其达到共轭结构,得到h-PDI(图8).将h-PDI与PTB7-Th制成体异质结太阳能电池,优化条件,得到最高的PCE值为8.30%.这是PDI类电子受体材料达到的最高PCE值之一.这种材料能达到较高PCE值的原因在于:首先,合适的R基团保证了其溶解性能;其次,共轭平面的扭曲和R基团共同限制了其堆积方式,使其能与PTB7-Th形成较好的共混程度,有利于激子的产生和分离.其后的研究也较多地关注于对共轭平面的破坏,减少堆积程度.另一种抑制PDI单元聚集的方式为在PDI单元中间用噻吩基团隔开,即“PDI-噻吩-PDI”模式.Yao[13]等设计了一种噻吩取代的苯并噻吩连接的PDI类电子受体材料(图9).与PBDTTT-C-T混合制成OPV器件,其最高PCE值达到4.03%,是当时PCE最高的非富勒烯有机太阳能电池.在上述结构中,噻吩单元与PDI单元是以单键的形式连接的,单键的旋转程度较大,不利于控制器件的形貌.Zhong等[14]将噻吩单元与PDI单元通过FeCl3氧化关环,2个PDI单元共轭成1个大平面,大幅度降低2个PDI单元之间的二面角,得到FPDI-T(图10).将FPDI-T与PTB7-Th混合制成OPV器件,PCE值达到6.72%,比未关环的PDI-T(3.68%)提高了近一倍.1.1.3 其他酰亚胺类电子受体材料酰亚胺类电子受体材料的电子性能十分优异,关键在于羰基的拉电子效应,科学家们将酰亚胺单元连接在一些其他基团上.Hwang等[15]将酰亚胺单元与稠环单元连接形成DBFI-EDOT(图11),然后将其与PSEHTT和PBDTT-FTTE混合,制成OPV器件,其PCE值达到8.52%.1.2 芴及其衍生物类电子受体材料芴类化合物由于其独特的结构,即刚性平面联苯结构,有着优异的光电性能,在电致发光(LED)等领域有广泛的应用[16].从结构上看(图12),芴类化合物的2、7、9位非常活泼,能引入很多修饰基团,这使得芴类化合物在很多领域有着潜在的应用前景,如有机电致发光(OLED)、生物传感等领域.芴类化合物有较高的化学稳定性和热稳定性,并且有较高的带隙能、空穴传输率和荧光量子产率.这意味着芴类化合物在OPV领域有广泛的应用.南开大学的陈永胜等以二辛基芴为核设计了一种DICTF[17]电子受体类材料(图13),辛基的引入提高了其溶解性,两端的噻吩取代基调整了其电子结构.将DICTF与PTB7-Th混合制成体异质结OPV,其PCE值为7.93%.北京大学的占肖卫等基于芴类化合物,设计发展了IEIC[18]和ITIC[19]类电子受体材料(图14).这两种化合物,特别是ITIC的设计合成综合体现了近年来科学家们对非富勒烯受体材料的理解.首先中心的稠环体系提供了较好的电子传输性能和基本的光电子性能,其次,两个芴类单元提供了化合物的溶解性,降低了自堆积趋势有利于形成较好的活性层形貌,最后,两端的强吸电子基团扩展了化合物的光谱吸收范围.这三个条件基本上涵盖了小分子电子受体材料的所有必须条件.占肖卫[18-19]等使用PTB7-Th分别与IEIC和ITIC复合,得到的OPV的PCE值分别达到了6.31%和6.8%,其中PTB7-Th:ITIC的6.8%是当时非富勒烯有机太阳能电池的最高纪录.中国科学院化学研究所的侯剑辉等[20]使用该组于2013年开发的给体材料PBDB-T(图15)与ITIC复合,得到PCE值为11.21%.这是目前为止,非叠层非富勒烯有机太阳能电池的最高纪录,这已经与聚合物:富勒烯太阳能电池的纪录11.7%[7]相差无几.这对于非富勒烯有机太阳能电池的研究者而言无疑是一个巨大的鼓舞.占肖卫等[21]在ITIC的基础上进一步发展了ITIC-Th(图16),即将侧链上的苯基替换为噻吩.与ITIC相比,ITIC-Th在近红外与可见光范围内的吸收更强,能级更低,电子迁移率更高.PDBT-T1:ITIC-Th的PCE值达到9.6%,这也接近有机太阳能电池商用标准(10%).1.3 苯并噻二唑类电子受体材料苯并噻二唑基团(图17)是平面刚性结构的,具有强烈的拉电子效应、较高的稳定性,能与给电子基团连接形成D-A型电子受体材料,这类电子受体材料具有低带隙、宽吸收的优点.常用的给电子基团为噻吩类基团,还可以直接用芴类基团进行修饰.Fu等[22]在F4TBT(图17)的基础上,制成寡聚物F4TBT4,与F4TBT相比,寡聚物的结构明确,相对较短的结构避免了聚合物中复杂的二级结构和三级结构,在P3HT:F4TBT4中,与P3HT:F4TBT相比,活性层的相分离效果更好,域的范围较大.在相同条件下,P3HT:F4TBT4的PCE值达到4.12%,是P3HT:F4TBT(1.86%)的2倍多.这为提高全聚合物太阳能电池提供了新思路.有机太阳能电池近几年来得到飞速的发展,无论是富勒烯及其衍生物类还是非富勒烯类有机太阳能电池的PCE均已超过商业化的标准(10%),而相对与富勒烯类有机太阳能电池,非富勒烯类有机太阳能电池的成本更低,吸收更宽,前景更好.之前研究人员对于非富勒烯太阳能电池并不十分重视,研究时所用给体材料基本沿用富勒烯类太阳能电池领域所发展的给体材料,但是近年来,越来越多地研究人员将注意力放在非富勒烯类电子受体材料上,也为针对这类材料发展了响应的给体材料. 理论化学家们也将目光投向了非富勒烯OPV这一领域.之前的理论研究更多的局限在带隙、能级差等领域,但是随着计算水平的提高,理论工作者已经开始对形貌进行动力学分析,而形貌优化对提高太阳能电池的效率有显著作用.目前,在基础研究领域,非富勒烯有机太阳能电池的研究热点在于:1)发展新型电子受体材料;2)活性层形貌对电池效率的影响;3)提高载流子分离传输速率;4)过渡层对电池效率的影响;5)卷对卷(roll-to-roll)生产模式的应用等.作者认为目前的研究要点在于基于形貌、载流子、过渡层的研究,发展一类合成简单(不超过3步)、符合绿色化学理念的电子受体材料.目前限制非富勒烯有机太阳能电池应用的主要因素为:1)稳定性差.非富勒烯OPV 在化学稳定性和光稳定性上的表现尚有提升空间;2)合成步骤多.从上文中可以看到,目前所研究的电子受体材料的结构比较复杂,需要多步合成,成本高,不利于工业生产;3)研究人员少.目前,大量的研究人员将着重点放在发展新型电子给/受体材料,并没有深入思考所研究的给/受体是否拥有工业化前景,仅仅将目标放在实验室条件下制备PCE较高的有机太阳能电池.虽然有种种问题,但是随着科学家们的深入研究,非富勒烯有机太阳能电池的商业化生产大有可为.【相关文献】[1] 贺庆国,胡文平,白凤莲.分子材料与薄膜器件 [M].北京:化学工业出版社,2010.He Q G,Hu W P,Bai F L.Molecular materials and thin film devices [M].Beijing:ChemicalIndustry Press,2010.[2] 纳尔逊.太阳能电池物理 [M].上海:上海交通大学出版社,2011.Nelson J.The physics of solar cells [M].Shanghai:Shanghai Jiao Tong University Press,2011.[3] Tang C W.Two-layer organic photovoltaic cell [J].Applied PhysicsLetters,1985,48(2):183-185.[4] Liu Y,Zhao J,Li Z,et al.Aggregation and morphology control enables multiple cases of high-efficiency polymer solar cells [J].Nature Communications,2014,5:5293.[5] Sariciftci N S,Smilowitz L,Heeger A J,et al.Photoinduced electron transfer from a conducting polymer to buckminsterfullerene [J].Science,1992,258(5087):1474-1476. [6] You J,Dou L,Yoshimura K,et al.A polymer tandem solar cell with 10.6% power conversion efficiency [J].Nature Communications,2013,4:1446.[7] Zhao J,Li Y,Yang G,et al.Efficient organic solar cells processed from hydrocarbon solvents [J].Nature Energy,2016,1:15027.[8] Yan H,Chen Z,Zheng Y,et al.A high-mobility electron-transporting polymer for printed transistors [J].Nature,2009,457(7230):679-686.[9] Jung J W,Russell T P,Jo W H.A small molecule composed of dithienopyran and diketopyrrolopyrrole as versatile electron donor compatible with both fullerene and nonfullerene electron acceptors for high performance organic solar cells [J].Chemistry of Materials,2015,27(13):4865-4870.[10] Li X,Sun P,Wang Y,et al.A random copolymer approach to develop nonfullerene acceptors for all-polymer solar cells [J].Journal of Materials Chemistry C,2016,4(11):2106-2110.[11] Kim Y J,Jang W,Wang D H,et al.Structure-property correlation:a comparison of charge carrier kinetics and recombination dynamics in all-polymer solar cells [J].The Journal of Physical Chemistry C,2015,119(47):26311-26318.[12] Zhong Y,Trinh M T,Chen R,et al.Molecular helices as electron acceptors in high-performance bulk heterojunction solar cells [J].Nature communications,2015,6:8242. [13] Zhang X,Lu Z,Ye L,et al.A potential perylene diimide dimer-based acceptor material for highly efficient solution-processed non-fullerene organic solar cells with 4.03% efficiency [J].Advanced Materials,2013,25(40):5791-5797.[14] Zhong H,Wu C H,Li C Z,et al.Rigidifying nonplanar perylene diimides by ring fusion toward geometry-tunable acceptors for high-performance fullerene-free solar cells [J].Advanced Materials,2016,28(5):951-958.[15] Hwang Y J,Li H,Courtright B A E,et al.Nonfullerene polymer solar cells with 8.5% efficiency enabled by a new highly twisted electron acceptor dimer [J].Advanced Materials,2016,28(1):124-131.[16] 霍延平,方小明,黄宝华,等.芴类化合物的研究新进展 [J].有机化学,2012,32(07):1169-1185.Huo Y P,Fang X M,Huang B H,et al.New Progress of Researches in Fluorene Compounds [J].Chinese Journal of Organic Chemistry,2012,32(07):1169-1185.[17] Li M,Liu Y,Ni W,et al.A simple small molecule as an acceptor for fullerene-free organic solar cells with efficiency near 8% [J].Journal of Materials Chemistry A,2016,4(27):10409-10413.[18] Lin Y,Zhang Z G,Bai H,et al.High-performance fullerene-free polymer solar cells with 6.31% efficiency [J].Energy & Environmental Science,2015,8(2):610-616.[19] Lin Y,Wang J,Zhang Z G,et al.An electron acceptor challenging fullerenes for efficient polymer solar cells [J].Advanced Materials,2015,27(7):1170-1174.[20] Zhao W,Qian D,Zhang S,et al.Fullerene-free polymer solar cells with over 11% efficiency and excellent thermal stability [J].Advanced Materials,2016,28(23):4734-4739. [21] Lin Y,Zhao F,He Q,et al.High-performance electron acceptor with thienyl side chains for organic photovoltaics [J].Journal of the American Chemical Society,2016,138(14):4955-4961.[22] Fu Y,Wang B,Qu J,et al.Fullerene-free polymer solar cells with open-circuit voltage above 1.2 V:tuning phase separation behavior with oligomer to replace polymer acceptor [J].Advanced Functional Materials,2016,26(32):5922-5929.。
富勒烯 钙钛矿太阳能电池综述
富勒烯钙钛矿太阳能电池综述富勒烯与钙钛矿，这俩名字听起来挺高大上，其实它们正悄悄改变着咱们的太阳能电池界。
一、富勒烯：太阳能界的“超级明星”1.1 独特的结构，非凡的性能富勒烯，听起来像个外国名儿，其实它是一种由碳原子组成的神奇分子，结构就像个足球，由许多六边形和五边形拼接而成。
这种独特的结构让它拥有了非凡的性能，比如在光电转换方面，那可是杠杠的！它能像个小精灵一样，高效地捕捉阳光，把光能变成电能，让咱们的生活更加绿色、环保。
1.2 助力太阳能电池，效率飙升有了富勒烯的加入，太阳能电池的效率那可是嗖嗖往上涨。
它就像个“加速器”，让太阳能电池在同样的阳光下，能产生更多的电能。
这样一来，咱们就能用上更便宜、更环保的电啦！二、钙钛矿：太阳能电池的新宠儿2.1 新材料，新希望钙钛矿，这又是一个听起来挺陌生的名字，但它在太阳能电池界那可是炙手可热的新星。
它是一种由钙、钛和其他元素组成的化合物，结构稳定，性能优越。
用它来做的太阳能电池，效率那也是杠杠的！2.2 低成本，高效率钙钛矿太阳能电池最大的优点就是成本低、效率高。
相比传统的太阳能电池，它就像个“性价比之王”，能让咱们用上更便宜的太阳能电。
而且，它的生产过程还更环保，减少了对环境的污染，真是一举两得！2.3 潜力无限，未来可期钙钛矿太阳能电池的发展潜力那可是无穷的。
科学家们正不断地研究它，希望能让它变得更好、更强。
说不定哪天，它就能成为咱们生活中不可或缺的一部分，让咱们的生活更加美好！三、富勒烯与钙钛矿：携手共创太阳能电池新篇章3.1 强强联合，效果翻倍富勒烯和钙钛矿，这两个本来不相干的“明星”，现在却携手共创太阳能电池的新篇章。
它们强强联合，让太阳能电池的效率更上一层楼。
就像咱们常说的“1+1>2”，它们在一起，那效果可是杠杠的！3.2 推动科技进步，造福人类富勒烯和钙钛矿太阳能电池的发展，不仅推动了科技的进步，更造福了人类。
它们让咱们能用上更便宜、更环保的电，减少了对环境的污染，让咱们的生活更加绿色、健康。
苯并噻二唑芳杂环非富勒烯电子受体材料的合成与表征
苯并噻二唑芳杂环非富勒烯电子受体材料的合成与表征苯并噻二唑芳杂环非富勒烯电子受体材料的合成与表征摘要：近年来，有机太阳能电池作为一种新型的可再生能源技术，吸引了广泛的研究兴趣。
针对此，苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料逐渐成为有机太阳能电池的重要电子受体材料。
本文综述了苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料的合成方法及其在有机太阳能电池中的应用，并探讨了其电子性质的表征方法。
1. 引言有机太阳能电池是一种利用有机半导体材料转换太阳能为电能的新型太阳能电池技术。
与传统的硅太阳能电池相比，有机太阳能电池具有制备工艺简单、材料可塑性高、成本低等诸多优势，因此成为了研究的热点。
2. 苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料的合成方法苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料是有机太阳能电池中常用的电子受体材料。
它具有较高的吸光度、较长的激发寿命和良好的电荷传输特性。
目前合成苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料的方法主要有以下几种：2.1. 串联回应法此方法利用少量的混合物，通过多氯代苯并噻二唑与芳基溴化合物的串联回应，在碱催化下完成合成反应。
这种方法简单高效，得到的产物纯度较高。
2.2. 布洛克反应法该法以芳香胺为底物，经过Diazo活化，并与苯并噻二唑反应得到产物。
此方法适用于产物结构中有大量置换基团存在的情况。
3. 苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料在有机太阳能电池中的应用苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料在有机太阳能电池中作为高效的电子受体材料得到了广泛的应用。
它可以与有机聚合物作为供体材料形成有效的固溶体，从而实现电子的传输和提高器件的光电性能。
此外，它的电荷传输率较高，可以提高电池的填充因子和电子传输率。
这些特性使得苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料成为有机太阳能电池中重要的材料。
4. 苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料的电子性质表征方法为了研究苯并噻二唑芳杂环非富勒烯材料的电子性质，需要对其进行表征。
常用的表征方法包括紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、透射电子显微镜和X射线衍射。
非富勒烯有机太阳能电池
非富勒烯有机太阳能电池
非富勒烯有机太阳能电池是一种新型的有机太阳能电池，与传统的富勒烯有机太阳能电池相比，具有更高的光电转换效率和更好的稳定性。
富勒烯有机太阳能电池是目前应用最广泛的有机太阳能电池，其主要原理是利用富勒烯作为电子受体，将太阳能转化为电能。
然而，富勒烯有机太阳能电池存在着一些问题，如光吸收范围窄、电子传输速度慢、稳定性差等。
非富勒烯有机太阳能电池则采用了新型的电子受体材料，如PTB7-Th、PBDTTT-EFT等，这些材料具有更宽的光吸收范围和更好的电子传输性能，从而提高了光电转换效率。
同时，非富勒烯有机太阳能电池还采用了新型的电子给体材料，如ITIC、IEICO等，这些材料具有更好的稳定性和更长的寿命。
非富勒烯有机太阳能电池的研究还处于起步阶段，但已经取得了一些重要的进展。
例如，2018年，中国科学院化学研究所的研究团队报道了一种新型的非富勒烯有机太阳能电池，其光电转换效率达到了12.25%，比传统的富勒烯有机太阳能电池有了显著的提高。
非富勒烯有机太阳能电池具有广阔的应用前景，可以用于太阳能电池板、智能手机、电子书、电子纸等领域。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信非富勒烯有机太阳能电池将会成为未来太阳能电
池领域的重要发展方向。
非富勒烯受体材料
非富勒烯受体材料非富勒烯受体材料是当今有机太阳能电池领域中备受关注的一类新型有机材料。
与传统的富勒烯材料相比，非富勒烯受体材料具有很多优点，如更低的光电子失配、更高的吸收系数、更好的电子迁移和互作用、更好的光化学稳定性和更好的机械强度等。
因此，非富勒烯受体材料被认为是开发高效稳定的有机太阳能电池的重要方向之一。
非富勒烯受体材料主要是指那些不含富勒烯结构的有机分子，例如芴基、喹啉基、苯并咔啉基、噻吩基、三嗪基、吡啶基等。
这些材料具有广泛的化学结构和多样化的电子特性，可以在一定程度上调节其光电属性，从而实现对太阳能电池性能的优化。
非富勒烯受体材料通常与另一种有机分子，受体材料共同组成电池的活性层。
相比于富勒烯受体材料，非富勒烯受体材料可以提供更好的电子传输性能和光化学稳定性，从而带来更高的光电转换效率和更好的长期稳定性。
到目前为止，非富勒烯受体材料已经在有机太阳能电池中取得了令人瞩目的进展。
例如，采用非富勒烯受体材料作为活性层的有机太阳能电池的光电转换效率已经从不到1%上升到了超过17%，与传统的富勒烯受体材料相比性能得到了巨大的提升。
同时，非富勒烯受体材料还可以实现更低的成本、更好的机械可加工性和更好的大面积可制备性等优点，因此在工业化应用中具有更广阔的前景。
尽管非富勒烯受体材料在有机太阳能电池领域中已经取得了重要进展，但是与富勒烯受体材料相比，非富勒烯受体材料还存在一些问题亟待解决。
例如，非富勒烯受体材料的合成工艺比较复杂、成本较高，且还存在光稳定性和电池性能的不稳定性等问题。
因此，未来需要进一步探索新的非富勒烯受体材料的合成方法和改善其稳定性，以便更广泛地应用于光电器件领域。
总的来说，非富勒烯受体材料是有机太阳能电池领域中备受关注的一类新型材料。
它们不仅具有优异的光电性能，而且具有更低的成本、更好的可加工性和更广泛的应用前景。
未来的研究方向应该是进一步寻找新型非富勒烯受体材料，并探索高效稳定的制备方法和优化电池性能的方式，以便将这些材料更广泛地应用于有机太阳能电池领域。
有机太阳能电池的研究现状和应用前景
有机太阳能电池的研究现状和应用前景有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池。
相较于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有更低的成本和更好的可塑性，可以在各种形状和物品上应用。
目前，有机太阳能电池正在得到越来越多的研究和应用。
一、有机太阳能电池的研究现状有机太阳能电池利用有机半导体材料的光电效应将太阳能转化为电能。
与硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池具有成本低、轻薄柔韧、生产工艺简单等特点。
在过去的几十年中，研究人员一直在探索有机太阳能电池的性能和制造方法，我们对有机太阳能电池的认识越来越深入。
有机太阳能电池最初的研究始于20世纪80年代，当时研究者发现染料敏化太阳能电池可以使用有机分子代替原始的染料。
之后，有机太阳能电池就逐渐引起了人们的广泛关注。
然而，直到21世纪初，有机太阳能电池的效率才有了较大的提高。
现在，科学家们已经开发出了许多种类、结构和形状的有机太阳能电池。
其中，非富勒烯有机太阳能电池是目前最具潜力的一种。
2014年以前，有机太阳能电池的最高转换效率一直停留在10%以下，但是随着非富勒烯有机太阳能电池的出现，转换效率得到了重大提高，从而使得有机太阳能电池更加实用。
二、有机太阳能电池的应用前景有机太阳能电池的应用前景非常广阔。
由于其成本低，所以它可以广泛应用于各种领域。
目前，有机太阳能电池已经在众多领域有了应用。
1.智能建筑有机太阳能电池可以嵌入到玻璃、塑料和纸张等材料中，从而用于智能建筑中。
有机太阳能电池不仅可以为智能建筑提供电能，还可以在墙壁、窗户和屋顶上实现光伏发电，并可以与智能家居系统进行连接。
2.便携式电子设备有机太阳能电池适用于便携式电子设备，例如智能手机、笔记本电脑和平板电脑等。
相较于传统的锂电池，有机太阳能电池成本更低，并且可以更加灵活，因此它在便携式电子设备上应用的前景非常广阔。
3.户外运动器材有机太阳能电池也可以用于户外运动器材，例如智能手表、智能眼镜和智能手环等。
这些电子产品由于长时间使用，其电池寿命较短，而有机太阳能电池可以在户外充电，从而更加实用。
基于PM6:Y6的有机太阳能电池
基于PM6：Y6的有机太阳能电池
袁霞
【期刊名称】《智能计算机与应用》
【年(卷),期】2021(11)10
【摘要】单质结中给体和受体的化学结构限制了二元共混有机太阳能电池的光电转换效率(PCE),三元和四元共混有机太阳能电池的应用扩展了活性层的的光吸收范围、改善了薄膜形态和能级排列,从而提高有机太阳能电池器件的效率。
随着非富勒烯给/受体材料的设计与合成,在2020年有机太阳能电池的光电转换效率已经超过了18%,三元和四元共混有机太阳能电池的光伏性能远优于二元共混有机太阳能电池。
在这篇综述中,系统总结了第三和第四组分材料在PM6:Y6二元体系中的应用和影响。
【总页数】7页(P89-95)
【作者】袁霞
【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM914.4
【相关文献】
1.Realization of high performance for PM6∶Y6 based organic photovoltaic cells
2.Realization of high performance for PM6:Y6 based organic photovoltaic cells
3.太阳能电池的材料革命——有机薄膜太阳能电池
4.太阳能电
池的材料革命——有机薄膜太阳能电池5.非富勒烯有机太阳能电池或成为新一代太阳能电池
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《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》范文
《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》篇一一、引言随着科技的进步和环保理念的普及，可再生能源的开发与利用日益受到重视。
其中，有机太阳能电池（Organic Solar Cells, OSC）因其具有轻质、可弯曲、成本低廉等优势，近年来受到了广泛的关注。
非富勒烯基有机太阳能电池（Non-fullerene Organic Solar Cells）以其更高的能量转换效率和良好的热稳定性成为研究的热点。
本篇论文主要研究基于Y6衍生物的非富勒烯基有机太阳能电池的热稳定性，探讨其性能与稳定性之间的关系。
二、文献综述近年来，非富勒烯基有机太阳能电池的研究取得了显著的进展。
其中，Y6衍生物因其良好的光电性能和稳定性，被广泛应用于此类太阳能电池中。
然而，其热稳定性仍需进一步研究。
目前，国内外学者对非富勒烯基有机太阳能电池的热稳定性进行了大量研究，包括材料设计、器件结构优化等方面。
这些研究为提高太阳能电池的热稳定性提供了理论依据和实践经验。
三、研究内容本研究以Y6衍生物为研究对象，通过制备基于Y6衍生物的非富勒烯基有机太阳能电池，对其热稳定性进行深入研究。
具体包括以下几个方面：1. 材料选择与合成本实验选择Y6衍生物作为关键材料，对其进行合成和表征。
采用紫外可见光谱、电化学性能测试等方法对Y6衍生物的物理化学性质进行评估。
2. 器件制备与性能测试采用适当的制备工艺，将Y6衍生物与其他关键材料组合，制备成非富勒烯基有机太阳能电池。
通过J-V曲线、EQE等测试手段，评估太阳能电池的光电性能。
3. 热稳定性研究对制备的太阳能电池进行热稳定性测试，包括高温环境下的性能变化、热失重等实验。
通过对比实验结果，分析Y6衍生物在高温环境下的稳定性及对太阳能电池性能的影响。
四、实验结果与讨论1. 材料表征结果通过紫外可见光谱、电化学性能测试等手段，发现Y6衍生物具有良好的光电性能和化学稳定性，适合用于制备非富勒烯基有机太阳能电池。
《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》范文
《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》篇一一、引言随着全球对可再生能源需求的不断增长，有机太阳能电池（Organic Solar Cells, OSC）作为一种新兴的绿色能源技术，正受到越来越多的关注。
其中，非富勒烯基有机太阳能电池（Non-fullerene based Organic Solar Cells）以其高效率、低成本和可调谐性等优点，逐渐成为研究热点。
Y6衍生物作为一种重要的非富勒烯受体材料，其在提高电池效率和热稳定性方面具有重要意义。
本文将针对基于Y6衍生物的非富勒烯基有机太阳能电池的热稳定性进行研究和分析。
二、Y6衍生物及其在有机太阳能电池中的应用Y6衍生物作为一种典型的非富勒烯受体材料，其独特的化学结构和电子性质使其在有机太阳能电池中具有广泛应用。
Y6衍生物具有良好的光吸收性能、电荷传输能力和成膜性能，可以与给体材料形成有效的电荷分离和传输，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
此外，Y6衍生物还具有良好的热稳定性，能够在高温环境下保持较好的性能。
三、热稳定性研究方法与实验设计为了研究基于Y6衍生物的非富勒烯基有机太阳能电池的热稳定性，我们设计了以下实验方案：1. 制备不同温度处理后的Y6衍生物薄膜，通过紫外-可见吸收光谱、电化学阻抗谱等手段，分析其光学和电学性能的变化。
2. 制备基于Y6衍生物的有机太阳能电池，在不同温度下进行热处理，观察其电流-电压曲线、外量子效率等性能参数的变化。
3. 利用原子力显微镜、扫描电子显微镜等手段，观察Y6衍生物薄膜的形貌变化，以及电池内部结构的演变。
4. 通过理论计算，分析Y6衍生物的分子结构和电子性质对其热稳定性的影响。
四、实验结果与分析1. 光学和电学性能分析通过对不同温度处理后的Y6衍生物薄膜进行紫外-可见吸收光谱和电化学阻抗谱分析，我们发现Y6衍生物薄膜在较高温度下仍能保持良好的光学和电学性能。
随着温度的升高，其吸收光谱和电化学性能虽有所下降，但整体趋势仍然稳定。
有机太阳能电池空穴传输材料的研究进展
有机太阳能电池空穴传输材料的研究进展袁峰;周丹;谌烈;徐海涛;陈义旺【摘要】有机太阳能电池是新一代固态薄膜电池,报道的能量转化效率已接近15％,成为可再生能源领域的研究热点.空穴传输材料是构成有机太阳能电池的重要组成部分,对有机太阳能电池的能量转换效率和稳定性有重要影响.目前应用于有机太阳能电池的空穴传输材料分为无机空穴传输材料和有机空穴传输材料两大类.无机空穴传输材料的可选择范围较窄,电池加工工艺相对苛刻.开发各类能级匹配、空穴迁移率高的有机空穴传输材料是提高有机太阳能电池能量转换效率和稳定性的有效手段,是目前的开发重点.本文主要综述了有机空穴传输材料分子结构对有机太阳能电池能量转换效率、填充因子、开路电压、短路电流和稳定性的影响,并对其能级、空穴迁移率、添加剂的使用等进行了讨论.最后详细论述了有机空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2018(031)006【总页数】10页(P530-539)【关键词】有机太阳能电池;空穴传输材料;能级;能量转换效率【作者】袁峰;周丹;谌烈;徐海涛;陈义旺【作者单位】南昌航空大学材料科学与工程学院 ,南昌330063;南昌航空大学材料科学与工程学院 ,南昌330063;南昌大学化学学院 ,南昌330031;南昌航空大学材料科学与工程学院 ,南昌330063;南昌大学化学学院 ,南昌330031;南昌大学化学学院 ,南昌330031【正文语种】中文【中图分类】O631能源和环境问题是当前人类面临的两个最紧迫问题，低碳经济是当今最热门的话题。
太阳能是取之不尽、用之不竭的绿色能源，将太阳能转换成电能的太阳能电池是解决能源和环境问题、发展低碳经济的途径之一。
目前研究和开发的太阳能电池有：单晶硅、多晶硅、碲化镉和铜铟镓硒薄膜半导体、有机太阳能电池等。
前几种无机太阳能电池已经实现了商品化，能量转换效率介于22%～31%，但其缺点是电池制备成本高、原材料生产过程能耗高、污染重，这大大限制了其推广应用。
有机太阳能电池受体材料
有机太阳能电池受体材料咱先来说说有机太阳能电池是个啥吧。
简单来说呢，它就像一个小小的能量转化工厂，能把太阳光转化成电能。
这在咱们追求清洁能源的今天，可是相当重要的哦。
那受体材料在这个小工厂里扮演啥角色呢？它呀，就像是一个超级重要的合作伙伴。
在有机太阳能电池里，受体材料和给体材料一起合作，才能把光能顺利转化成电能。
就好比两个人跳舞，得配合得好才能跳出美妙的舞步。
还有非富勒烯受体材料。
这个就像是后起之秀。
它有很多优点哦。
比如说它的结构可以有很多种变化，就像可以有各种不同风格的打扮。
这样就能根据不同的需求来调整它的性能。
而且呢，它在稳定性方面有时候比富勒烯类要好一些。
这就好比是一个很踏实又很灵活的小伙伴。
那这些受体材料是怎么影响有机太阳能电池的性能的呢？这就涉及到很多方面啦。
比如说它们接受电子的能力。
如果接受电子的能力强，那转化电能的效率就可能更高。
就像一个很会接球的运动员，接到球就能快速做出反应得分一样。
还有它们和给体材料的兼容性。
要是兼容性不好，就像两个人合不来，工作就没法好好干，电池的性能就会大打折扣。
再说说研究这些受体材料的意义吧。
咱们现在的环境问题越来越严重，对清洁能源的需求超级迫切。
有机太阳能电池如果能发展得更好，那对咱们的地球可是有大大的好处呢。
而受体材料的研究就是让有机太阳能电池变得更强大的关键一步。
这就像是为了让咱们的小工厂生产出更多更好的产品，得把里面的重要零件研究透彻一样。
在研究受体材料的过程中，科学家们也面临着不少挑战呢。
比如说怎么提高它们的性能，怎么降低成本，怎么让它们更稳定。
这就像在走一条充满荆棘的道路，但是科学家们都很勇敢，一直在努力探索。
从另一个角度看，这些受体材料的研究也给很多年轻的科研人员带来了机会。
就像打开了一扇新的大门，里面有很多未知的宝藏等着他们去挖掘。
他们可以在这个领域里发挥自己的创意，尝试各种新的想法。
这是多么令人兴奋的事情呀！。
《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》范文
《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》篇一一、引言随着科技的发展，有机太阳能电池（Organic Solar Cells, OSC）已成为当今绿色能源领域的研究热点。
其中，非富勒烯基有机太阳能电池（Non-fullerene Organic Solar Cells, NF-OSC）以其高效率、低成本和可调谐的光电性能等优势，逐渐成为研究的主流方向。
Y6衍生物作为非富勒烯受体材料，在有机太阳能电池中发挥着关键作用。
然而，热稳定性是影响其实际应用的重要因素之一。
本文以Y6衍生物为研究对象，探讨其在非富勒烯基有机太阳能电池中的热稳定性问题，旨在为该类太阳能电池的进一步发展提供理论支持。
二、研究背景及意义近年来，非富勒烯基有机太阳能电池在材料设计和器件结构方面取得了显著的进展，其光电转换效率已接近甚至超过传统硅基太阳能电池。
然而，其在实际应用中仍面临诸多挑战，其中之一便是热稳定性问题。
电池的热稳定性直接影响其长期稳定性和使用寿命。
因此，研究Y6衍生物在非富勒烯基有机太阳能电池中的热稳定性，对于提高电池的稳定性和使用寿命具有重要意义。
三、研究内容与方法本研究采用多种实验方法和理论计算手段，对Y6衍生物在非富勒烯基有机太阳能电池中的热稳定性进行研究。
首先，通过制备不同温度下的Y6衍生物薄膜，观察其在高温环境下的形貌变化和性能衰减情况。
其次，利用原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD）等技术手段，分析Y6衍生物薄膜的微观结构和结晶性能。
此外，结合理论计算，探讨Y6衍生物的分子结构和电子能级对其热稳定性的影响。
最后，通过对比实验，评估不同受体材料对非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性的影响。
四、实验结果与分析1. 形貌与性能分析通过对Y6衍生物薄膜在不同温度下的形貌观察，我们发现高温环境会导致薄膜表面出现裂纹和团聚现象，进而影响其光电性能。
随着温度的升高，Y6衍生物薄膜的短路电流和开路电压均有所降低，表明其性能在高温环境下发生衰减。
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韩国成功研发非富勒烯高效率有机太阳能电池
张欢欢
【期刊名称】《科技中国》
【年(卷),期】2018(0)10
【摘要】据ScienceDaily网站2018年8月30日消息,蔚山国家科学技术研究所（UNIST）的ChangdukYang教授及其研究团队通过在光活性层中使用非富勒烯受体材料（IDIC）,成功地将有机太阳能电池效率提高到12.01%.当太阳能电池的光活性层暴露在阳光下时,受激电子从原子逸出并在半导体中产生自由电子和空穴.【总页数】1页(P102-102)
【关键词】有机太阳能电池;富勒烯;研发;韩国;自由电子;受体材料;科学技术;活性层【作者】张欢欢
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.6
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