寡聚物型A-D-A结构高效有机太阳能电池材料与器件

近年来有机太阳能电池发展迅速,活性层材料起到至关重要的作用.在众多活性层材料中,由于其化学结构确定、能级和吸收易调控以及其特殊的电子云分布等特点,寡聚物型A-D-A结构活性层材料成为领域研究的热点和重点.本文围绕A-D-A结构寡物聚型小分子光伏材料,首先对基于寡聚噻吩以及苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的A-D-A给体材料进行系统的分析和讨论,对分子的结构-性能关系进行总结;然后讨论基于芴和苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的两类A-D-A受体材料;总结了我们基于A-D-A分子叠层器件进展;最后,从能量转换效率、器件稳定性、柔性及大面积器件等方面对有机太阳能电池的发展进行了展望.     

有机光伏材料的分子设计与器件性能研究

有机太阳能电池具有重量轻、柔性、半透明等突出优点,是新一代光伏技术的重要发展方向.有机光伏材料是有机太阳能电池的核心,决定着器件的能量转换效率.因此,发展合理的分子设计策略制备高效有机光伏材料是提升有机太阳能电池效率的关键.本文总结了有机光伏材料的研究进展,着重阐述烷硫基侧链策略在调控给/受体材料能级、提升光伏性能方面的应用,论述从光伏材料的分子设计层面有效调控材料的聚集态行为、优化活性层形貌的策略,以及探讨现阶段有机光伏领域存在的科学问题及发展方向.     

溶液加工大面积有机太阳电池材料与器件

有机太阳电池是一类以有机光电材料为核心的新型光伏技术，具有重量轻、颜色可调、可低成本溶液加工、可实现柔性和半透明等突出优点，在建筑-光伏一体化、半透明车窗、便携式移动充电等领域具有独特的应用潜力.随着有机太阳电池在新材料方面的进步以及器件物理方面的发展，有机太阳电池效率实现了多次突破.与此同时，面向商业应用的大面积有机太阳电池模组的开发也越来越受到研究人员的关注.本文围绕溶液加工大面积有机太阳电池材料与器件，主要介绍了我们在领域内的工作进展，包括大面积均匀阴极界面层的构筑，印刷加工活性层过度聚集行为的抑制，新型印刷加工器件结构的探索等.最后讨论了有机太阳电池模组存在的问题，并对其未来发展进行了展望.     

通过分子结构调控方法实现非富勒烯型有机太阳能电池在绿色溶剂中的应用

<正>1背景介绍有机光伏电池具有成本低、制备工艺简单、可实现柔性器件等独特优势,成为近年来世界范围内的研究热点,并在过去二十年内得到了迅速的发展~1。近年来,通过对活性层材料结构设计与器件制备工艺的优化,采用A-D-A型非富勒烯小分子作为受体材料的有机太阳能电池的研究已使能量     

大面积钙钛矿太阳能电池

近年来,钙钛矿太阳能电池因其高效、低成本、可制成柔性器件等突出优点在光伏研究领域备受关注。本文系统综述了大面积钙钛矿电池的最新研究进展,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构特点、发展历史、钙钛矿薄膜的主要制备技术及改善的方法等,讨论了大面积钙钛矿太阳能电池目前存在的问题、提高大面积器件效率的方法及大面积钙钛矿太阳能电池的应用研究及工业化。最后,对大面积钙钛矿太阳能电池的应用前景进行了展望。     

聚合物太阳能电池阴极修饰层研究进展

聚合物太阳能电池以其质量轻、成本低、制备工艺简单等优点成为清洁能源利用的研究热点.近年来聚合物太阳能电池光电转换效率逐步提高,单结聚合物太阳能电池的光电转换效率已超过11%,其中器件的界面修饰层成为影响器件光伏性能的重要因素.本文总结了聚合物太阳能电池阴极修饰层的研究进展,分别从无机材料和有机材料两方面介绍了常用的阴极修饰层材料.无机材料包括金属氧化物、金属和金属化合物等,有机材料包括聚合物、富勒烯衍生物以及n-型有机半导体材料等.本文还从阴极修饰层的电学特性、光学特性、能级位置、表面形貌、界面接触等方面讨论了其对聚合物太阳能电池光伏性能的影响,展望了聚合物太阳能电池的发展前景.     

PEDOT导电高分子在柔性能量转化与存储器件的研究进展

近年来, 柔性有机和钙钛矿光伏器件、有机薄膜晶体管和医用传感器等因其具有可穿戴性、柔性、半透明性等优点, 成为科学研究的热门领域. 利用具有优异力学性能的导电聚合物是实现这些高性能器件的有效途径之一. 在导电聚合物中, 3,4-亚乙基二氧噻吩(PEDOT)及其水性分散液3,4-亚乙基二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)已经被证明是最有前途替代传统金属氧化物的柔性材料, 其在器件中可作为透明电极、空穴传输层、互连器、电活性层或运动传感导体等. 综述了PEDOT及PEDOT:PSS应用柔性器件的研究现状, 包括提高电导率、机械耐受性和长期稳定性的各种策略, 揭示了性能增强的潜在机理. 最后, 论述了导电聚合物在器件制备中亟待解决的问题和未来发展方向. 本工作讨论了导电聚合物薄膜形貌的重要性, 并展望了它们在下一代柔性电子器件中的广阔前景.     

高效聚合物光伏材料研究进展

聚合物光伏电池因具有重量轻、成本低以及可制成柔性大面积器件等优点而具有广阔的应用前景.近年来,采用共轭聚合物作为光伏电池活性层材料的研究进展十分迅速.本文介绍了聚合物光伏电池的工作原理和器件结构,综述了聚合物材料作为给体,在体相异质结型光伏器件中的最新研究进展,并对今后进一步提高这类电池的能量转换效率问题进行了探讨.     

反式钙钛矿太阳能电池研究进展

反式结构的钙钛矿太阳能电池由于其稳定性好、迟滞效应低等优点越来越受到人们的关注. 自2013年出现以来, 其光电转换效率从最初3.9%快速提升至21.5%. 然而, 反式钙钛矿太阳能电池的光电转化效率相比于传统正置结构钙钛矿太阳能电池依然存在差距, 同时其柔性及空气稳定性和大面积制备技术的开发仍是当前急需亟待解决的难题. 本文就反式钙钛矿太阳能电池载流子传输材料的选择、界面优化及柔性器件的发展等方面进行了系统的综述, 试图总结由结构和材料优化实现反式钙钛矿太阳能电池的高效率、高稳定性、大面积及柔性制备的普遍规律.     

用于聚合物太阳能电池的芳香亚胺类阴极修饰材料及其研究进展

聚合物太阳能电池作为一种新型太阳能电池,具有质量轻、成本低、易于大面积制备等突出优势,在学术界和工业界引起了广泛关注.近年来,聚合物太阳能电池能量转换效率提高迅速,单结器件效率值已超过17%.在器件优化中,构建高效阴极有机修饰层成为提高光伏器件效率与稳定性的重要策略之一.芳香亚胺类阴极修饰材料因具有大共轭平面、优异的电子传输性能、丰富的化学修饰位点以及合适的能级等特点近年来备受关注.本文简单介绍了阴极修饰层材料的功能,总结和评述了苝酰亚胺和萘酰亚胺类阴极修饰材料的研究进展,最后结合实际应用的要求展望了这类材料的未来发展趋势与前景.     

钙钛矿太阳电池研究进展:薄膜形貌控制与界面工程

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因兼具低成本溶液加工和优异的光电转换性能在国际上倍受关注. 基于其吸收强、迁移率高、载流子寿命长、可调控带隙以及可采用多种方式加工等优势, 钙钛矿太阳电池在短短5年时间里, 实验室小面积器件的能量转换效率已经从低于5%提高到近20%, 模块器件的能量转换效率可达8.7%, 其效率超过了很多其他类型太阳电池, 接近可以商业化的水平. 借助于相关材料性质理解和电池设计优化, 钙钛矿太阳电池效率的进一步提升存在很大的潜力空间. 本文通过文献综述, 在回顾国内外钙钛矿太阳电池发展情况的基础上, 着重讨论影响钙钛矿太阳电池性能的其中两个重要因素: 薄膜形貌控制与界面工程, 并分析了钙钛矿太阳电池面临的基础科学问题以及展望该技术的未来前景.     

Recent Strategies in Fabrication of Gradient Hydrogels for Tissue Engineering Applications

Hydrogels are widely used as scaffold in tissue engineering field because of their ability to mimic the cellular microenvironment. However, mimicking a completely natural cellular environment is complicated due to the differences in various physical and chemical properties of cellular environments. Recently, gradient hydrogels provide excellent heterogeneous environment to mimic the different cellular microenvironments. To create hydrogels with an anisotropic distribution, gradient hydrogels have been widely developed by adopting several gradient generation techniques. Herein, the various gradient hydrogel fabrication techniques, including dual syringe pump systems, microfluidic device, photolithography, diffusion, and bio‐printing are summarized. As the effects of gradient 3D hydrogels with stems have been reviewed elsewhere, this review focuses principally on gradient hydrogel fabrication for multi‐model tissue regeneration. This review provides new insights into the key points for fabrication of gradient hydrogels for multi‐model tissue regeneration.     

二维半导体合金的制备、结构和性质

原子层厚度的二维半导体材料因具有特殊的低维效应而被广泛研究. 面向光电器件应用, 需要可控调节二维半导体材料的能带结构, 包括带隙、价带/导带位置等. 合金方法是一种调控半导体能带的通用方法. 本综述介绍了近几年来二维半导体合金材料的研究进展, 包括材料的热力学稳定性、可控制备、结构表征和性质研究. 介绍的材料体系是过渡金属二硫族化物的单层合金材料, 金属元素主要是第六副族的Mo和W, 硫族元素主要是S和Se.     

Stimuli‐Responsive Circularly Polarized Organic Ultralong Room Temperature Phosphorescence

Purely organic materials showing room temperature phosphorescence (RTP) and ultralong RTP (OURTP) have recently attracted much attention. However, it is challenging to integrate circularly polarized luminescence (CPL) into RTP/OURTP. Here, we show a strategy to realize CPL‐active OURTP (CP‐OURTP) by binding an achiral phosphor group directly to the chiral center of an ester chain. Engineering of this flexible chiral chain enables efficient chirality transfer to carbazole aggregates, resulting in strong CP‐OURTP with a lifetime of over 0.6 s and dissymmetry factor of 2.3×10^?3 after the conformation regulation upon photo‐activation. The realized CP‐OURTP is thus stable at room temperature but can be deactivated quickly at 50 °C to CP‐RTP with high CPL stability during the photo‐activation/thermal‐deactivation cycles. Based on this extraordinary photo/thermal‐responsive and highly reversible CP‐OURTP/RTP, a CPL‐featured lifetime‐encrypted combinational logic device has been successfully established.     

面向能源领域的石墨烯研究

化石能源枯竭以及地球环境污染已经成为并且在未来相当长一段时期内都将是人类面临的最严峻的危机之一.因此,寻找清洁的替代能源形式、有效的能量存储方式以及高效的能源利用途径是目前科学研究的热点.自从其高质量样品被制备和研究以来,石墨烯一直吸引着全世界科研工作者的兴趣;它的一系列独特的物理化学性质,为其在能源领域的应用提供了无限前景.本文对石墨烯在能源领域的最新研究进展以及其工业化应用作了简要综述,具体内容包括石墨烯材料在以下领域的应用：能源储存器件类,如超级电容器和锂离子电池;能源转化装置类,如燃料电池和太阳能电池.     

Polymer gel films with simple organic electrochromics for single-film electrochromic devices

Polymer gel films [poly(1-vinyl-2-pyrrolidinone-co-N,N′-methylenebisacrylamide) (PVPD)] which contain simple organic electrochromics [p-diacetylbenzene (p-DAB), dimethyl- or diethyl terephthalate (p-DMP or p-DEP)] are prepared and their optical responses to applied voltage are investigated. p-DAP/PVPD film is colored in green by the application of 1.2 V vs. Pt wire (quasireference electrode) across the film, and p-DMP/PVPD and p-DEP/PVPD films are colored in red by the application of ?2.5 and ?1.5 V vs. Pt, respectively. Their coloring responses are about a few seconds and the bleaching process also occurs rapidly. The films have no optical memory effect. © 1992 John Wiley & Sons, Inc.     

在体酶生物燃料电池的研究进展

酶生物燃料电池(Enzymatic biofuel cells,EBFCs)具有高专一性和催化性能,可催化与氧化还原反应有关的燃料并获得电能.可用的生物燃料,如葡萄糖、乳酸和丙酮酸盐,可以从汗液、泪液和血液中提取,因而以体液为燃料的EBFCs在可植入式或可穿戴式设备中具有良好的应用前景.采用生物电催化机理对酶生物燃料电池在体液发电中的应用进行了研究,以及对可植入式或可穿戴式生物燃料电池的主要挑战和未来的前景进行了展望.     

不同电子传输层的蓝光有机电致发光器件的性能研究

自从Tang等^[1]首次报道多层有机电致发光器件（OLED）以来,其在亮度和效率上有了质的飞跃,表明器件的结构对提高发光亮度和发光效率起着至关重要的作用,单层器件虽然具有制作简单的优点,但却存在明显缺点：（1）复合发光区靠近金属电极,该处缺陷很多,非辐射复合几率大,导致器件效率降低;（2）由于两种载流子注入不平衡,载流子的复合几率较低,因而影响器件的发光效率,要使发光层中具有高的载流子辐射复合效率,两种载流子的注入及传输能力应相当,否则传输快的一方就会直接穿过发光层到达对电极被猝灭,平衡电子和空穴的注入与传输可通过在电极和发光层之间加入载流子输运层或限制层制作多层器件的途径来实现,基于上述考虑,我们以PPCP为发光层（PPCP是一种荧光效率较高的蓝光材料^[2-4],对其进行深入研究尚未见有文献报道＿,设计了4种不同电子传输层（ETL)的三层 结构的OLED,为研究电子传输层对器件性能的影响,我们还制备了不含电子传输层的双层器件,结果表明,通过选择合适的ETL,OLED的发光亮度及发光效率会有很大程度的改善。     

Effects of Substitution Position of Carbazole-Dibenzofuran Based High Triplet Energy Hosts to Device Stability of Blue Phosphorescent Organic Light-Emitting Diodes

High triplet energy hosts were developed through the modification of the substitution position of carbazole units. Two carbazole-dibenzofuran-derived compounds, 9,9′-(dibenzo[b,d]furan-2,6-diyl)bis(9H-carbazole) (26CzDBF) and 4,6-di(9H-carbazol-9-yl)dibenzo[b,d]furan (46CzDBF), were synthesized for achieving high triplet energy hosts. In comparison with the reported hole transport type host, 2,8-di(9H-carbazol-9-yl)dibenzo[b,d]furan (28CzDBF), 26CzDBF and 46CzDBF maintained high triplet energy over 2.95 eV. The device performances of the hosts were evaluated with electron transport type host, 2-phenyl-4, 6-bis(3-(triphenylsilyl)phenyl)-1,3,5-triazine (mSiTrz), to comprise a mixed host system. The deep blue phosphorescent device of 26CzDBF:mSiTrz with [[5-(1,1-dimethylethyl)-3-phenyl-1H-imidazo[4,5-b]pyrazin-1-yl-2(3H)-ylidene]-1,2-phenylene]bis[[6-(1,1-dimethylethyl)-3-phenyl-1H-imidazo[4,5-b]pyrazin-1-yl-2(3H)-ylidene]-1,2-phenylene]iridium (Ir(cb)₃) dopant exhibited high external quantum efficiency of 22.9% with a color coordinate of (0.14, 0.16) and device lifetime of 1400 h at 100 cd m⁻². The device lifetime was extended by 75% compared to the device lifetime of 28CzDBF:mSiTrz (800 h). These results demonstrated that the asymmetric and symmetric substitution of carbazole can make differences in the device performance of the carbazole- and dibenzofuran- derived hosts.     

单分子结的构筑及分子电导性质的测试

分子电子学已成为21世纪研究的热点. 通过将具有特定功能的分子连接在纳米尺度金属电极之间从而构筑包括分子导线、开关、整流器在内的各种分子尺度电子器件, 这引起了科学家们广泛的研究兴趣. 在分子电子学研究中, 构筑金属/分子/金属(MMM)分子结是研究分子器件中电子传输性质的关键. 尽管已经取得了很大的进展, 目前在纳米尺度下构筑稳定可靠的MMM分子结并测试单个分子的电学性质仍然面临很多挑战. 本文着重对单分子电学性质的测试技术和相关理论研究的最新进展以及存在的挑战做了概述.