溶液法制备有机太阳电池阳极界面修饰层MoO3

在全溶液低温制备高效、稳定有机光伏器件过程中,合理选择制备器件界面修饰材料的方法至关重要,它已成为近期有机光伏领域的重点研究内容之一。合理的界面材料能降低界面的势垒高度,减少器件的串联电阻。溶液法制备三氧化钼（MoO₃）阳极界面缓冲层能有效地改善有机太阳电池阳极界面收集和载流子传输的效率,从而提高太阳电池能量转换效率,同时也提高太阳电池的稳定性。本文综述了近年来溶液法制备有机太阳电池阳极界面修饰层MoO₃的研究进展,介绍了阳极界面修饰层MoO₃的各种制备方法与原理,阐述了基于溶液法制备界面修饰层MoO₃薄膜的研究现状与存在问题,以期为全溶液法制备高效稳定有机太阳电池的研究提供有价值的参考。     

杂化太阳电池中异质结界面的修饰及其对电池光电性能的影响

有机-无机杂化太阳电池综合了有机、无机材料的优点,成本低、理论效率高,受到人们的广泛关注.杂化太阳电池的光活性层由无机半导体和有机共轭聚合物复合而成.当光照射到活性层上时,共轭聚合物吸收光子产生激子(电子-空穴对);激子迁移到有机给体-无机受体的异质结界面处发生解离而产生自由电子和空穴;自由电子和空穴分别向无机半导体和有机聚合物传输,从而实现电荷的分离和传导.激子在有机-无机异质结界面处的分离效率是影响电池性能的一个重要因素.有机、无机两相材料往往因为接触面积小以及相容性差使此两相材料接触不佳,激子迁移到此界面不能有效分离,从而严重影响了杂化太阳电池的效率.这个问题可以通过此界面的修饰加以改善.本文即综述了有机-无机异质结界面修饰的方法、作用和意义,并展望了杂化太阳电池未来的发展趋势和应用前景.     

侧链调控在有机光电高分子材料中的应用研究进展

有机光电聚合物材料是由共轭主链与柔性侧链组成,具有制备简单、成本低廉、重量轻及可制成柔性器件等突出优点,近年来成为国内外研究的前沿和热点.目前对聚合物材料主链结构的优化研究较多,基于侧链调控的报道则相对较少.对主链共轭高分子光电材料侧链调控的目的主要是改善材料的溶解性能,然而,侧链修饰的影响远非如此.研究发现,侧链修饰后聚合物材料的吸收光谱、能级分布、载流子迁移率、器件共混膜形貌以及界面形态等光电性能方面可发生不同程度的变化.此类研究成果无疑将对设计与优化有机聚合物材料分子结构、活性层形貌与界面形态以及器件制备方法和加工工艺具有指导意义.同时,随着器件制备方法的不断改进以及加工工艺的不断发展,为进一步改善器件效率,提高纳米活性材料的形貌调控与界面形态优化能力,基于有机光电高分子材料侧链调控的研究价值日益突显.因此,结合高分子光电材料应用领域的研究现状,以聚合物分子侧链结构优化设计为出发点,基于侧链调控为主题,以不同的修饰侧链为研究对象,对光电高分子材料侧链调控中拟解决的问题及本实验室的相关工作做主要综述.     

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池中的钙钛矿层功能添加剂

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池作为新一代薄膜太阳电池,自2009年Mayasaka等制备出第一块钙钛矿太阳电池后得到迅猛发展,截止目前,其认证转换效率由最初的3%达到22.1%。钙钛矿材料作为光吸收层,具有光吸收效率高、载流子迁移率高和电子扩散寿命长等特点,但是其本身对水和氧气敏感,在环境氛围中不稳定。研究表明,在钙钛矿材料中添加一些功能添加剂,通过调节钙钛矿晶体结构、结晶过程和晶体缺陷等方法,可以提高钙钛矿太阳电池的光伏性能或者环境稳定性。本文主要评述了钙钛矿太阳电池中各类功能添加剂的应用研究进展。     

高效率有机太阳能电池的界面工程研究

有机太阳能电池(OSC)为典型的三明治结构,是以共轭类有机化合物为活性层材料将太阳光转换为电能,通过两个电极输出电流。这些有机物具有来源广、质量轻和可再生等优点,使得有机太阳能电池在清洁新能源领域备受关注。当前研究的焦点仍然是提高电池的光电转换效率,主要通过改善活性层材料、优化器件结构和界面修饰等途径。本文重点介绍了作者课题组在界面工程方面所做的代表性工作,通过引入含磺酸基团或羧酸基团的超支化结构的聚合物阴极修饰层材料,获得了高效的OSCs;合成了新颖的非共轭有机小分子电解质修饰层,制备了高达10.02%效率的单结正型OSCs。此外,还研究了简单的极性溶剂处理,如甲醇能够优化活性层形貌,提高电池器件的性能。     

阴极界面修饰层改善平面p-i-n型钙钛矿太阳能电池的光伏性能

有机/无机杂化金属卤化物钙钛矿半导体材料结合了有机材料良好的溶液可加工性以及无机材料优越的光电特性,近几年受到了热捧,成为太阳能电池领域一颗耀眼的明星. 伴随着钙钛矿薄膜结晶过程和形貌的优化、器件结构的改进以及电极界面材料的开发,这类有机/无机杂化金属卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从最初的3.8%迅速提高到目前最高的22.1%. 其中界面工程在提升器件性能上发挥着极其重要的作用. 本文总结了平面p-i-n型钙钛矿太阳能电池中阴极界面修饰层（CBL）的研究进展. CBL从材料上讲可分为无机金属氧化物、金属或金属盐以及有机材料,从构成上讲可分为单层CBL、双层CBLs以及共混型CBL. 本文对这些类型的CBL分别给予详细的介绍. 最后,我们归纳出CBL在改善器件效率和稳定性上所起的作用以及理想CBL所应满足的要求,希望能为以后阴极界面修饰材料的设计提供一定的借鉴.     

锡基钙钛矿太阳电池光吸收材料

钙钛矿太阳电池以其优异的光吸收特性、载流子传输能力以及简单的制备工艺,成为太阳电池领域研究的热点。高效、无污染、低成本一直是太阳电池领域追求的目标。然而,传统钙钛矿太阳电池由于其光吸收材料中含重金属元素铅,对环境有较大影响,从而限制了此类钙钛矿太阳电池的进一步商业化应用。基于此,科学家们都在致力于寻找新的无铅钙钛矿材料。在众多无铅钙钛矿材料中,锡基钙钛矿材料由于其相对较小的毒性、合适的带隙以及相应器件具有较高的能量转换效率等优点,成为最有希望应用于钙钛矿太阳电池的替代材料。然而,锡基钙钛矿太阳电池也存在一些弱点,其能量转换效率和器件稳定性相较于铅基钙钛矿太阳电池仍然存在很大差距,器件制备过程中对空气十分敏感。为了更好地解决这些问题,对锡基钙钛矿材料及器件性能的各种影响因素进行系统地研究势在必行。文章分类介绍了各类锡基钙钛矿材料及其在太阳电池中的应用,包括有机-无机杂化锡基钙钛矿材料,锡铅混合钙钛矿材料和全无机锡基钙钛矿材料,综述了锡基钙钛矿材料及其相应器件性能的最新研究进展,并且讨论了影响器件性能的各项因素,最后对锡基钙钛矿太阳电池未来的发展做出了展望。     

金属配合物在有机太阳电池中的应用进展

有机太阳电池因具有质量轻、色彩丰富及可制备柔性大面积器件等优势而备受关注.开发高性能的活性层给、受体材料及界面层材料是提升有机太阳电池光电性能的关键.金属配合物兼具金属配位的自组装有序性和有机分子的结构多样性,且具有较高的三线态激子密度和较长的激子寿命,是一类重要的光电功能材料.随着对不同金属配合物光电性质的不断研究,越来越多的金属配合物光电材料被应用于有机太阳电池中,并获得了较高的器件光电性能.本文综述了基于铂、锌、铱、钌、锆等金属的配合物在有机太阳电池活性层、界面层及添加剂中的应用,并对其结构-性能关系进行了深入分析,最后对这类材料面临的挑战与机遇进行了展望,以便为高性能金属配合物材料的设计及其在有机太阳电池中的应用提供参考与启发.     

水/醇溶聚合物界面材料在聚合物光电器件中的应用及性能研究

系统研究了系列不同共轭与非共轭水/醇溶聚合物作为界面修饰材料在聚合物发光二极管和聚合物太阳电池中的应用及结构性能关系. 研究了界面层厚度, 器件金属电极功函对材料界面修饰性能的影响. 在此基础上, 系统对比研究了共轭与非共轭水/醇溶聚合物界面材料在不同聚合物光电器件中界面修饰性能的差别. 内建电势测试与器件研究结果表明, 在聚合物发光二极管中, 共轭材料表现出明显优于非共轭材料的性能, 特别是在超高功函数的金属金电极器件中, 共轭的水/醇溶聚合物材料依然表现出很好的电子注入/传输性能; 在聚合物太阳电池中, 共轭材料的界面修饰性能也优于非共轭类界面修饰材料.     

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.     

Covalent Organic Frameworks for Photocatalytic Organic Transformation

Photocatalytic organic transformation is an efficient, energysaving and environmentally friendly strategy for organic synthesis. The key to developing a green and economical route for photocatalytic organic synthesis lies in the construction of optimal photocatalysts. Covalent organic frameworks(COFs), a kind of porous crystalline materials with characteristics of high surface area, excellent porosity, and superior thermo-chemical stability, have driven people to explore their potential as photocatalysts in photocatalytic organic transformations by virtue of their structural versatility and designability. Furthermore, the insolubility of COFs makes it possible to recycle the catalysts by simple technical means. In recent years, researchers have made great efforts to develop both the design strategies of COFs as heterogeneous photocatalysts and the reaction types of photocatalytic organic transformations. In this review, we focus on the design of COF-based photocatalytic materials and analyze the influence factors of photocatalytic performance. Moreover, we summarize the application of COFbased photocatalysts in photocatalytic organic conversion. Finally, the perspectives on new opportunities and challenges in the field are discussed.     

Binding of Organic Pollutants to Soil Organic Matter

Abstract

Binding of organic pollutants to water-soluble, low-molecular weight humic substances increases their mobility in soil and their leaching, whereas binding to high-molecular weight humic substances results in unextractable residues. Water-soluble pollutants in leachate may be bound to low-molecular weight humic material, or may be free water-soluble conversion products that are slowly released from a soil-bound form, as shown for a conversion product of the insecticide aldrin. Unextractable soil-bound 4-chloroaniline was isolated by supercritical methanol extraction 16 years after application of the phenylurea herbicide buturon to soil. Biodegradation and bioavailability of unextractable soil-bound residues are greatly reduced as compared to the free compounds. For some chlorinated anilines and phenols, biomineralization and plant uptake was shown to be highest for residues bound in fulvic acids and lowest for those in humic acids. Model experiments demonstrate that chlorinated anilines form covalent bonds with humic acid precursors.     

Organic optocouplers

Organic optocoupler(OOC) or organic photocoupler,optical coupler is a novel and one of the most promising organic optoelectronic devices for its well electrical isolation and anti-jamming ability in long-distance and real-time digital communications.The performance parameters of OOC were greatly raised during the past decade,and its development was strongly associated with basic organic devices such as organic light emitting diodes(OLED),organic photodiodes(OPD) and organic phototransistors(OPT) etc.Here we...     

Organic superconductors

The present status of organic superconductors of charge‐transfer (CT) type based on donor molecules is reviewed. Along with the superconducting phases of such materials and also of oxide superconductors, reside spin‐ordered phases such as spin‐density wave (SDW) and antiferromagnetic (AF) phases. We briefly describe the recent development of superconductors having a superconducting phase next to a spin‐disorder state (quantum spin liquid state). In addition to the CT type superconductors, there are a few single‐component superconductors under high pressure. DOI 10.1002/tcr.201000039     

Organic Superhalogens

Using first‐principles calculations with predictive capability we show that organic molecules having negative electron affinity can be transformed to superhalogens with electron affinities far exceeding that of chlorine, once its core and ligand atoms are suitably replaced. The discovery of organic superhalogens could have significant impact in chemistry, allowing the synthesis of new materials and compounds.     

金属有机骨架化合物催化合成不对称有机碳酸酯

金属有机骨架化合物(MOFs)是通过过渡金属和有机配体的自组装形成的一类新型材料, 具有高表面积、多孔性、孔尺寸可调等优点, 在催化、分离和气体储存等方面得到广泛应用. 用三种不同方法制备了金属有机骨架化合物, 并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外(IR)光谱等方法进行了表征. 结果表明, 用不同方法制备的MOFs表现出不同的结构和形貌, 用直接混合法制备的MOFs是有效的催化碳酸二乙酯与醇酯交换制备有机碳酸酯的多相催化剂. 系统地考察了反应时间、反应温度、催化剂用量和底物摩尔比对反应的影响, 结果表明, 碳酸二乙酯与芳香醇、脂环醇、脂肪醇和杂环醇均能以100%选择性高产率地合成有机碳酸酯, 固体催化剂经简单离心分离可重复使用至少2次.