方酸菁染料掺杂聚对苯乙炔太阳电池研究

本文把方酸菁染料掺杂在聚[2-甲氧基-5(2-乙基己氧基)对苯乙炔](MEH-PPV)共轭聚合物中,利用方酸菁染料在可见光的良好吸收以提高器件对光谱的利用。用Ti(OC3H7)4作为纳米TiO2前驱物直接和MEH-PPV、方酸菁染料(Hydroxy Squaraine,Sq)混合旋涂来制作连续的互穿网络器件。通过紫外-可见光吸收光谱得到掺杂后体系在650nm左右吸收得到加强,通过荧光测试发现体系MEH-PPV(5mg/mL)∶Sq(0.1mg/1mL)为4∶1(v∶v)掺杂Ti(OC3H7)4(80μL/mL)体积为50%时,荧光几乎被完全淬灭。测试了器件ITO/MEH-PPV/∶Sq∶TiO2/A,ITO/TiO2/MEH-PPV∶Squaraine∶TiO2/A l的光电性能,在AM=1.5,1000W/m2白光下单层器件的FF为0.31,Voc=54Mv,Isc=1.4mA,能量转换效率为0.008%。在同样条件下双层器件FF为0.12,Voc=203mV,Isc=0.048mA,能量转换效率为0.009%。     

MEH-PPV和PCBM共混体系光电池中电荷传输及性能与光强的关系

以MEH-PPV{poly[2-methoxy-5-(2'-ethylhexoxy)]-1,4-phenylene vinylene}作为电子给体材料, PCBM[1-(3-methoxycarbonyl)-propyl-1-1-phenyl-(6,6)C61]作为电子受体材料, 制成了共混体系的高性能太阳电池. 光电池在100 mW/cm2强度光照下, 其开路电压Voc为0.8 V, 短路电流密度Jsc为5.06 mA/cm2, 填充因子FF为48.1%, 能量转换效率η为1.93%. UV-Vis及PL图表明, MEH-PPV与PCBM之间没有发生化学变化, 但有明显的荧光猝灭, 说明光生激子能有效地快速分离, 并在各自的传输网络中传递. 分析了光照及暗导I-V曲线的物理意义, 探讨了MEH-PPV与PCBM之间的电荷传输, 研究了在不同强度的光照下器件性能的变化. 随着光强的增加, 器件的短路电流密度线性增大, 开路电压也略有升高, 并联电阻和填充因子下降, 串联电阻变化不明显. 分析了其物理机理, 并进行了合理的解释.     

TiO_2纳米棒和CdSe纳米棒复合膜与聚3-甲基噻吩杂化太阳能电池研究

采用水热法制备了TiO2和CdSe两种纳米棒材料,将两种纳米材料制备成TiO2/CdSe复合纳米棒膜电极,并在复合膜上电化学聚合生成聚3-甲基噻吩poly(3-methylthiophene)(PMeT),研究了其光电化学性能.实验表明,当TiO2与CdSe的物质的量复合比为2:1,PMeT的聚合时间为40s,在电极电势为-0.2V下ITO/TiO2/CdSe/PMeT电极光电转换效率(IPCE)达到56%,对比ITO/TiO2/CdSe复合膜电极在长波方向的光电转换效率明显提高,光吸收截止波长发生了明显的红移.同时以ITO/TiO2/CdSe/PMeT组装了简易的杂化太阳电池,初步研究了光电池性能,光电池总效率为0.08%,Voc=0.4V,jsc=0.61mA/cm2,ff=0.33.     

新型给体-受体型聚合物的合成及其在本体异质结聚合物太阳能电池中的应用

设计、合成了侧链含有强吸电结构的丙二酸二丁酯受体单元与苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩给体单元交替共聚物PBDTDT,研究了其热学、光学、电化学性质以及与受体PC71BM([6,6]-苯基C71丁酸甲酯)共混作为活性层制备成本体异质结聚合物有机太阳能电池的光伏性质,考察了PBDTDT与PC71BM不同比例时的光伏性能,当聚合物PBDTDT和PC71BM质量比为1∶3制备的器件,其开路电压达到了0.82 V,能量转换效率(PCE)为0.90%,短路电流为3.25 mA/cm2,填充因子FF为0.338,同时将其与同等工艺制备的poly(3-hexylthiophene)(P3HT)太阳能电池的光伏性能进行比较,相同工艺下制备的P3HT电池的开路电压仅为0.55 V,由PBDTDT制备的电池开路电压比P3HT电池的开路电压高出0.29V,同时分析了PBDTDT能量转换效率较P3HT低的原因.     

Sb2S3纳米丝的合成及杂化太阳电池研究

利用溶剂热方法制备出高质量的Sb₂S₃纳米丝, 并将其与聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)共混制备成体型结构聚合物太阳电池.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见吸收光谱对Sb₂S₃纳米丝进行表征, 利用电流-电压(J-V)测试和电池的光电转换效率(IPCE)谱研究了Sb₂S₃纳米丝含量对Sb₂S₃/MEH-PPV共混体型结构太阳电池性能的影响.结果表明, 合成的Sb₂S₃纳米丝直径为60~70 nm, 长度为4~6 μm, 沿[001] 晶向生长, 在紫外-可见光区有较强的吸收, 光学带隙为1.57 eV.电池性能测试结果表明, Sb₂S₃纳米丝作为辅助光吸收材料及有效的电子传输材料, 提高了对可见光的利用率; Sb₂S₃的补充吸收作用使Sb₂S₃/MEH-PPV共混电池具有一定的宽谱响应特点; 与不含Sb₂S₃的电池相比, Sb₂S₃/MEH-PPV共混电池中增加的MEH-PPV/Sb₂S₃界面提高了光生激子分离效率, 从而提高了电池的效率.     

无机纳米晶-共轭聚合物异质结光电池研究进展

无机纳米晶_共轭聚合物固体薄膜太阳能电池是一种以半导体纳米晶作为电子受体、共轭聚合物作为电子给体的新型异质结光电池,近年来已成为国内外研究的热点。本文综述了近几年国际上关于这一领域的研究进展,重点讨论了几种最具潜力的无机半导体纳米晶(CdSe、TiO2、ZnO)共轭聚合物(P3HT、MEHPPV、MDMOPPV)复合太阳能电池,探讨了其光电转化机理并研究了纳米粒子的形貌、共混比例、制备方法和表面改性等对聚合物太阳能电池性能的影响。     

用CdSe/ZnS量子点提高体异质结有机太阳电池的效率

通过掺杂吸收光谱在可见光波段的量子点可提高聚合物对可见光的吸收,因此掺杂CdSe/ZnS核-壳结构量子点(CQDs)能提高聚(3-己基噻吩):[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(P3HT:PCBM)体异质结太阳电池的能量转换效率.本文研究了CdSe/ZnS量子点在P3HT:PCBM中的不同掺杂比例及其表面配体对太阳电池光伏性能的影响,优化器件ITO(氧化铟锡)/PEDOT:PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸)/P3HT:PCBM:(CdSe/ZnS)/Al的能量转换效率达到了3.99%,与相同条件下没有掺杂量子点的参考器件ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al相比,其能量转换效率提高了45.1%.     

TiO2纳米棒和CdSe纳米棒复合膜与聚3-甲基噻吩杂化太阳能电池研究

采用水热法制备了TiO₂和CdSe两种纳米棒材料, 将两种纳米材料制备成TiO₂/CdSe复合纳米棒膜电极, 并在复合膜上电化学聚合生成聚3-甲基噻吩poly(3-methylthiophene) (PMeT), 研究了其光电化学性能. 实验表明, 当TiO₂与CdSe的物质的量复合比为2∶1, PMeT的聚合时间为40 s, 在电极电势为－0.2 V下ITO/TiO₂/CdSe/PMeT电极光电转换效率(IPCE)达到56%, 对比ITO/TiO₂/CdSe复合膜电极在长波方向的光电转换效率明显提高, 光吸收截止波长发生了明显的红移. 同时以ITO/TiO₂/CdSe/PMeT组装了简易的杂化太阳电池, 初步研究了光电池性能, 光电池总效率为0.08%, V_oc＝0.4 V, j_sc＝0.61 mA/cm², ff＝0.33.     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO(氟掺杂氧化锡)多孔纳米片为模板,制备了TiO2/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF分别为:5.57%、9.26 mA·cm-2、0.835 V和72.04%。这个效率略高于P25(5.32%),但远高于ZnO(2.41%)。     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用（英文）

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO(氟掺杂氧化锡)多孔纳米片为模板,制备了TiO2/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF分别为:5.57%、9.26 mA·cm-2、0.835 V和72.04%。这个效率略高于P25(5.32%),但远高于ZnO(2.41%)。     

Photovoltaic devices from CdSe nanocrystals and conjugated polymer composites

The preparation of CdSe nanospheres (ns-CdSe) and their application as electron acceptor in conjugated polymer photovoltaic devices are reported. ns-CdSe with diameters of 5 nm were prepared through an organometallic method. The transmission electron microscopy (TEM), ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption and photoluminescence (PL) spectra indicate that the CdSe nanocrystals (NCs) are monodispersed nanospheres with the first exciton absorption peak at around 625 nm and the emission peak at around 652 nm. The PL spectra of the ns-CdSe/polymer composite films show that the PL of the conjugated polymers is effectively quenched upon the addition of ns-CdSe. Photovoltaic devices were fabricated from the composites of ns-CdSe and poly[2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) or poly(3-hexylthiophene) (P3HT). Under AM1.5 illumination (100 mW/cm²), the short circuit current (I _SC), open circuit voltage (V _OC), fill factor (FF) and energy conversion efficiency (η) reached 1.56 mA/cm², 0.75 V, 34.5% and 0.40%, respectively for device from the ns-CdSe/MEH-PPV (15: 1 by weight) and 1.93 mA/cm², 0.65 V, 38.4% and 0.48%, respectively for device from the ns-CdSe/P3HT (10: 1 by weight). __________ Translated from Chemical Journal of Chinese Universities, 2007, 28(3): 596–599 [译自: 高等学校化学学报]     

一类窄带隙芴基共聚物的合成及其在发光二极管和太阳电池中的应用

基于9,9-二辛基芴(DOF)与窄带隙单体2,3-二甲基-5,8-二噻吩-喹喔啉(DDQ),通过Suzuki偶合反应,合成了一系列无规和交替窄带隙的芴基共聚物(PFO-DDQ),并对它们的紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱、电致发光性能和光伏性能进行了初步研究.共聚物在380 nm和490 nm处有两处明显的吸收峰,其中490nm处的吸收强度随着共聚物中窄带隙单元(DDQ)含量的增加而成比例加强.随着共聚物中窄带隙单元(DDQ)含量的增加,电致发光峰值从580 nm红移到了635 nm.基于该类材料的橙红或饱和红色发光二极管最大外量子效率为1.33%,流明效率为1.54 Cd/A.试验中观察到了窄带隙单元的能量陷阱机制.以窄带隙单元含量为30%的聚合物(PFO-DDQ30)为电子给体、PCBM为电子受体所制备的共混体相异质结太阳电池最大能量转换效率为1.18%,开路电压0.9 V,短路电流密度2.66 mA/cm2.光敏曲线覆盖300 nm~700 nm.     

Effect of Ultrasonication on Optical Properties and Electronic States of Conjugated Polymer MEH-PPV

Poly[2-methoxy-5-（2＇-ethyl-hexyloxy）-1,4-phenylene vinylene]（MEH-PPV）solutions with different concen-trations were prepared in chloroform for different ultrasonication times.The ultraviolet absorption and photoluminescence（PL）spectra of the MEH-PPV solutions were measured,and the electronic states of the polymer chains under different experimental conditions were studied.The results showed that the effects of ultrasonication on the dilute and concentrated solutions were different.After ultrasonication,the intensity of the absorption peak at 280 nm significantly decreased,relative to the absorption peak at 500 nm for both dilute and concentrated solutions,indicating that the proportion of the two excited states in the polymer chains had changed.For dilute MEH-PPV solutions,the blue-shifted absorption（at about 500 nm）and PL spectra show that ultrasonication also led to polymer chain degradation and thus shortened the effective conjugation length.For concentrated solutions,however,the peak positions of the absorption spectra remained unchanged.In addition,the effects of the solution temperatures on the optical spectra for the MEH-PPV solutions were also discussed.     

Role of surface modification of colloidal CdSe quantum dots on the properties of hybrid organic–inorganic nanocomposites

In this work, tri-octyl phosphine/tri-octyl phosphine oxide (TOPO)-capped cadmium selenide (CdSe) quantum dots (QDs) of varied sizes (5–9 nm), prepared by varying the input Cd:Se precursor ratio using chemical route, were dispersed in conducting polymer matrices viz. poly[2-methoxy, 5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene] (MEH-PPV) and poly(3-hexylthiophene) (P3HT). By using a binary solvent mixture (pyridine–chloroform), homogeneous dispersion of CdSe nanocrystals in polymers (MEH-PPV, P3HT) could be realized. The properties of the resulting dispersions could be tailored by the composition and concentration of QDs in polymer. The emission and structural properties of polymer–CdSe nanocomposites are found to be dependent on the crystallite size and morphology of CdSe nanocrystallites. An effective quenching of photoluminescence emission in the polymer nanocomposite was observed for smaller CdSe quantum dots (size ∼6 nm) as compared to larger CdSe quantum dots (size ∼9 nm), thus ensuring efficient charge transfer process across the polymer–CdSe interface in the former case. The incomplete quenching, particularly for MEH-PPV:CdSe nanocomposites, could be as a result of insufficient coverage of polymers on the surface of CdSe nanocrystallites, mainly due to phase segregation for TOPO-stripped CdSe nanocrystallites. The superior morphology and optical properties of polymer nanocomposite (P3HT:CdSe QDs) could play a pivotal role for the realization of effective charge separation and transport in hybrid solar cells.     

以C_(70)衍生物为电子受体的高效聚合物固体薄膜太阳能电池

以PC[70]BM(phenyl C71-butyric acid methyl ester)取代PC[60]BM(phenyl C61-butyric acid methyl ester)作为电子受体材料,以MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene])为电子给体材料,制成了本体异质结(bulk heterojunction,BHJ)聚合物太阳能电池.MEH-PPV/PC[70]BM器件在AM1.5G(80 mW/cm2)模拟太阳光的光照条件下得到了3.42%的能量转换效率,短路电流值达到了6.07 mA/cm2,开路电压0.85 V,填充因子为53%.通过紫外可见吸收光谱和外量子效率的研究,发现PC[70]BM作为电子受体,对扩大光谱的吸收范围和增加活性层的吸收系数有明显的作用.同时比较了不同溶剂对该体系器件性能的影响.通过原子力显微镜(AFM)、光暗导I-V曲线等研究,分析了1,2-二氯苯有利于给体相和受体相的微相分离和载流子的传输的原因.     

叠氮烷烃环加成反应合成C60衍生物及其聚合物太阳电池的特性

通过烷基叠氮化合物与C₆₀的环加成反应合成了一系列以长链烷烃取代C₆₀的亚氨基衍生物,研究了其紫外-可见光吸收特性及电化学性质,并考察了由这些材料和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔](MEH-PPV)制成的聚合物光电池的性能.这类器件的能量转换效率介于0.13～0.37之间,随着所接烷基链的增长和支链数目的增加,衍生物的溶解度逐步提高,器件的短路电流随着衍生物溶解度的提高而增加,最高可达到1.77mA/cm²,这类器件具有较极大的光暗比,有可能首先在传感器方面得到应用.     

聚芳香炔铂太阳能电池的制备与性能

设计合成了2种聚芳香炔铂共轭高分子给体(聚合物1, 3)和一种芳香炔铂共轭高分子受体(聚合物2), 并对其光物理特性进行了研究. 聚合物3被激发后, 与聚合物2之间既可以发生激发单重态-单重态的电子转移, 也可以发生激发三重态-三重态的电子转移. 分别对聚芳香炔铂共轭高分子给体和芳香炔铂共轭高分子受体组成的太阳能电池的特性进行了研究. 其弱的光伏特性归因于明显的激发单重态-单重态电子转移过程及此类高分子较低的导电特性. 电致发光实验结果表明, 聚合物3的阳离子自由基主要由其激发三重态决定.     

Fluorescence Labeling and Determination of Pepsin with CdSe Quantum Dots

Based on the solid phase/liquid deposition CdSe quantum dots (QD) were synthesized using selenium and cadmium‐salt as precursor at room temperature. The average diameter of CdSe QD estimated from the high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) graph and absorption spectra was ca. 3–3.5 nm. The mercaptoacetic‐acid stabilized CdSe QD exhibited ultraviolet absorption at 350 and 380 nm and strong fluorescence emission at 481.6 nm, respectively. When conjugated with pepsin, the fluorescence peak intensity of CdSe QD decreased considerably and the fluorescence peak shifted to 467.2 nm. Under optimal conditions, a concentration in 5–50 mg· L^?1 of pepsin could be determined on the basis of fluorescence decrease ratio of CdSe QD, with a detection limit 3δ of 0.36 mg·L^?1 (n=10). The proposed method was applied to detection of the concentration of pepsin in human gastric juice.     

含Ullazine结构基元的共轭聚合物的合成及其光电性能研究

将Ullazine结构基元引入到聚合物主链或侧链中,分别与吡咯并吡咯二酮(DPP)、2,5-双(三甲基锡)噻吩共聚得到了二元共聚物PB和三元共聚物PT,分别利用凝胶渗透色谱和热重分析表征了聚合物的分子量和热稳定性,并研究了聚合物的光物理、电化学和光伏性能.基于共聚物PB和PT作为电子给体材料的聚合物太阳能电池器件测试结果表明,二元共聚物PB由于具有较低的能级水平从而获得较高开路电压,而侧链含Ullazine结构基元的三元共聚物PT具有更宽的吸收光谱和更高的空穴迁移率,获得了更高的短路电流和能量转换效率.     

喷涂法制备大面积倒置聚合物光伏器件

采用喷涂工艺制备了结构为ITO/ZnO/P3HT∶PCBM/V2O5/Ag(P3HT:聚噻吩;PCBM:6,6-苯基-C61-丁酸甲酯)的大面积倒置光伏器件,有效面积为1.0×1.1 cm2。 光谱测试结果表明,退火处理后,P3HT∶PCBM薄膜吸收显著增强,并且产生一定程度的红移。 采用ZnO和V2O5代替LiF和PEDOT∶PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐)作为器件修饰层,避免了PEDOT∶PSS对ITO的腐蚀和LiF潮解,采用Ag代替Al作为金属背电极避免了Al被氧化。 经过后退火处理器件的效率从1.1%提升至1.65%。 器件的稳定性相对于传统结构有了大幅提升,8周后器件效率只衰减10%。