日本日韩一级片中文字幕-一个人看的视频一区二区三区-日本不卡一区中文久久字幕-蜜臀一区二区三区精品免费

突破16.1%!侯劍輝團隊突破非稠合受體材料效率瓶頸

發(fā)表時間:2024/6/17 10:01:15

有機光伏電池(OPVs)以其輕薄、柔性、可印刷等優(yōu)勢,在過去幾年中吸引了廣泛的關(guān)注,被認(rèn)為是下一代光伏技術(shù)的理想選擇。然而,OPVs 的效率和穩(wěn)定性仍然落后于傳統(tǒng)硅太陽能電池。非稠合受體材料因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,備受研究人員關(guān)注,但基于非稠合受體材料的器件效率一直難以突破。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所侯建輝教授團隊近期取得重大突破,通過巧妙設(shè)計合成新型非稠合受體材料,成功將基于全非稠合受體材料的器件效率提升至 16.1%,創(chuàng)下了該領(lǐng)域的新紀(jì)錄。這一研究成果發(fā)表在國際頂尖期刊《Journal of the American Chemical Society》上。


非稠合受體材料:挑戰(zhàn)與機遇

非稠合受體材料,如噻吩--噻吩 (TBT) 結(jié)構(gòu),因其結(jié)構(gòu)簡單及多樣性、易于合成加工,具有成本優(yōu)勢,另外,可調(diào)控光電性質(zhì)其能級、帶隙和電荷遷移率,以滿足不同應(yīng)用需求,因此在有機光伏領(lǐng)域備受關(guān)注。然而,由于其分子結(jié)構(gòu)的限制,基于非稠合受體材料的器件效率普遍較低。

l  分子堆積: 非稠合受體材料的分子間作用力較弱,容易形成無序的分子堆積,阻礙電荷傳輸,降低器件效率。

l  能量損失: 非稠合受體材料的電致發(fā)光效率較低,導(dǎo)致更多的能量以非輻射形式損失,降低器件的開路電壓 (VOC) 和能量轉(zhuǎn)換效率。

l  穩(wěn)定性表現(xiàn)較差: 易受到氧氣和濕氣的影響,導(dǎo)致性能衰減。

l  缺乏系統(tǒng)研究:目前對非稠合受體材料的研究相對較少,缺乏系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化策略,阻礙了其全面發(fā)展。


團隊的創(chuàng)新策略

針對非稠合受體材料的缺陷,提出了巧妙的分子設(shè)計策略,有效地提升了器件的效率。研究人員設(shè)計合成了三種 TBT 基受體材料:TBT-10TBT-11 TBT-13。

l  側(cè)鏈工程: 通過在 TBT 單元上引入不同位置的支鏈,研究人員發(fā)現(xiàn),僅在 α 位引入具有較大空間位阻的支鏈的 TBT-13,展現(xiàn)出更平坦、更穩(wěn)定的構(gòu)型。

l  優(yōu)化分子堆積: TBT-13 與供體材料 PBQx-TF 混合後,能夠形成更有利的 π-π 堆積和聚集特性,有效提升了器件的電荷傳輸性能。降低陷阱密度: 高結(jié)晶性的 α-FAPbI3 薄膜具有更低的陷阱密度,有利于電荷傳輸,減少電荷重組,提高器件的效率。


突破性的成果

l  基于 TBT-13 OPV 器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 16.1%,突破了基于全非稠合受體材料的器件效率紀(jì)錄。

l  該研究為設(shè)計合成高性能、低成本的有機光伏材料提供了新的思路,為推動有機光伏技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要參考。
未來展望

未來,研究人員將繼續(xù)探索如何設(shè)計合成具有更高電致發(fā)光效率和更寬光譜響應(yīng)的非稠合受體材料,并結(jié)合先進(jìn)的表征手段和模擬計算,進(jìn)一步提升有機光伏電池的效率和穩(wěn)定性。


材料優(yōu)化的可能性

l  分子結(jié)構(gòu)設(shè)計: 可以進(jìn)一步探索不同結(jié)構(gòu)的非稠合受體,例如,通過引入其他共軛單元,調(diào)節(jié)分子能級和電子云分布,提高電致發(fā)光效率和光譜響應(yīng)范圍。

l  側(cè)鏈修飾: 可以對側(cè)鏈進(jìn)行修飾,例如,調(diào)整側(cè)鏈的長度和分支結(jié)構(gòu),以優(yōu)化分子堆積和薄膜形貌,提高器件的穩(wěn)定性和電荷傳輸性能。

l  材料合成工藝: 可以開發(fā)新的合成方法,以制備更純凈、更均一的非稠合受體材料,進(jìn)一步提高器件的效率。


可能的應(yīng)用領(lǐng)域

期許在未來發(fā)展非稠合受體材料的有機光伏電池上,因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、可印刷等優(yōu)勢,具有廣闊的應(yīng)用前景,例如:

l  柔性太陽能電池: 可用于柔性顯示器、穿戴式電子設(shè)備等。

l  透明太陽能電池: 可用于建筑玻璃、汽車玻璃等,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

l  低成本太陽能電池: 可用于大規(guī)模應(yīng)用,例如,用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。




2.png

Fig S11.該圖展示了兩種基于 TBT-13 OPV 器件的 J-V 曲線和 EQE 曲線。

重要性: 該圖展示了不同供體材料與 TBT-13 形成的 OPV 器件的性能,幫助比較不同供體材料對器件效率的影響。


3.png

Fig S12. 該圖展示了不同材料體系的歸一化電致發(fā)光 (EL) 光譜和 s-EQE 光譜以及相應(yīng)的擬合曲線,以及 PTVT-BT: A4T-32 器件的 EQEEL 曲線。

重要性: 該圖幫助分析不同材料體系的電致發(fā)光效率,并比較不同器件的電致發(fā)光性能。

4.png

Fig S16.該圖展示了不同材料體系的 VOC JSC 與光強度的關(guān)系。

重要性: 該圖幫助分析器件的電荷分離和傳輸效率,以及器件的性能與光強度的關(guān)系。


原文出處: Journal of the American Chemical Society



推薦設(shè)備_

1.      QE-R_流行和值得信賴的 QE / IPCE 系統(tǒng)
5.png


具有以下特色優(yōu)勢:

l  高精度: QE-R 系統(tǒng)采用高精度光譜儀和校準(zhǔn)光源,確保 EQE 測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

l  寬光譜范圍: QE-R 系統(tǒng)的光譜范圍覆蓋紫外到近紅外區(qū)域,適用于各種光伏材料和器件的 EQE 測量。

l  快速測量: QE-R 系統(tǒng)具有快速掃描和數(shù)據(jù)采集功能,能夠高效地進(jìn)行 EQE 光譜測量。

l  易于操作: QE-R 系統(tǒng)軟件界面友好,操作簡單方便,即使是初學(xué)者也能輕松上手。

l  多功能: QE-R 系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行 EQE 測量,還可以進(jìn)行反射率、透射率等光學(xué)特性的測量,具有多功能性。



2.
SS-X系列集成式解決方案 _AM1.5G 標(biāo)準(zhǔn)光譜太陽光模擬器+ 軟件: IVS-KA6000 + IVS-KA-Viewer

AM1.5G 標(biāo)準(zhǔn)光譜太陽光模擬器

l  A+ 光譜:接近 AM1.5G 標(biāo)準(zhǔn)光譜

l  A+ 輻照度的時間不穩(wěn)定性

l  SS-IRIS:自主研發(fā)技術(shù)自動光強操控

l  適合與手套箱集成的輸出光束方向

IVS-KA6000
IV
測量軟件 所有 SS-X 系列太陽光模擬器都可以通過 IVS-KA6000 軟件進(jìn)行控制,該軟件是 IV 測量軟件,可用于準(zhǔn)確的 PV 表征。不僅是光閘,輸出光輻照度也可以通過 IVS-KA6000 IV 軟件進(jìn)行操控,幫助用戶輕松完成不同光強下復(fù)雜的 IV 測試或 Sun- Voc測試。來自 IVS-KA6000 的所有 IV 數(shù)據(jù)都可以通過 IVS-KA-Viewer 讀取和分析,這是另一款多功能分析軟件。

KA-Viewer IV 分析軟件 可以大幅縮短用戶的數(shù)據(jù)處理時間,并可加快整體工藝改進(jìn)研發(fā)的時程。


3.REPS-




版權(quán)所有©2024 光焱科技股份有限公司 All Rights Reserved    備案號:滬ICP備2021022654號-3    sitemap.xml    管理登陸    技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng)