非“三明治”结构的分子基光电器件

传统的分子材料光电器件如太阳能电池和有机发光二极管通常采用"三明治"型垂直结构.器件通常由透明底电极、薄膜活性层和顶接触电极构成.该结构优化了光与半导体的相互作用以及载流子的注入和收集,实际应用广泛.近些年,为了降低透明电极的使用成本以及更好地实现非薄膜形态纳米半导体材料的器件构筑,一些非"三明治"结构的有机光电器件也取得了很大进展:发展出了具有微米、纳米电极结构的光伏器件、光电导器件、光晶体管器件、纳米间隙电极器件等,拓展了分子基光电材料的应用研究,与传统夹心型二极管器件相互补充、相互完善.本文主要聚焦在各种非"三明治"结构有机光电器件的构筑与功能化,对有代表性的研究成果进行了总结与评述,并对其未来的发展进行了展望.     

有机太阳能电池用聚合物给体材料的研究进展

有机太阳能电池由于质轻、价廉、柔性,受到人们的广泛关注.开发性能优异的聚合物给体材料,是近期有机太阳能电池研究的主流方向之一.迄今为止,已经成功开发出各种各样具有优秀的给体性质的共轭聚合物.基于这些材料制备的有机太阳能电池器件,已经突破9%的光电转换效率.按照聚合物给体材料的主链结构分类,综述了近年来这方面的研究进展.对一些受到普遍关注的材料,从设计思想、性能剖析到器件制备和性能,做了详细的介绍,以期能够深层次理解材料的化学结构-凝聚态结构-性能间的基本规律,为今后的材料研发提供有价值的参考.     

基于苝酸酯受体光伏器件的性能表征

近十几年来,基于有机聚合物半导体材料的太阳能电池,由于具有价格低廉,易于加工,不受材料种类限制和易于制备大面积柔性器件等优点,而受到极大关注．自从1992年发现从共轭聚合物的基态到富勒烯存在光诱导电子转移现象以来,有机聚合物太阳能电池的研究取得了较大进展,研究较多的是共轭聚合物为给体(D),富勒烯为受体(A)的体系,能量转换效率可达3．3％,苝酸酯是一类液晶材料,其结构高度有序且含有4个吸电子的酰基,使得它们适合电子传输,且在普通有机溶剂中具有良好的溶解性,与共轭聚合物有较好的相容性,因此可制成薄膜,本文的研究表明,苝酸酯也是一类良好的电子受体,与共轭聚合物给体匹配,可用于制备光伏器件——太阳能电池。     

太阳能电池材料-铜锌锡硫化合物薄膜制备及器件应用研究进展

锌黄锡矿结构的CZTS（铜锌锡硫）材料与目前在薄膜太阳能电池领域表现出色的黄铜矿结构的CIGS（铜铟镓硒）材料具有相似的晶体结构,且CZTS有着很好的光电性能,组成元素在地球上含量丰富,安全无毒,非常适合用来发展高效、廉价的太阳能电池.近期CZTS类太阳能电池的最高效率已达到12.6%,在科研和产业领域引起了广泛关注.在简介了“新星”太阳能电池材料CZTS的性质及薄膜太阳能电池器件的基本结构之后,重点总结了CZTS薄膜的制备方法（真空、非真空法）以及相应器件效率,其中对众多非真空制备法进行了独到的归类总结.最后,对CZTS薄膜的优化方法进行了分析,并对其未来发展方向做了展望.     

有机叠层太阳能电池光电转化效率突破17%

有机叠层太阳能电池可以克服单节器件吸光能力和范围有限等问题,是提高有机太阳能电池光伏效率的一个重要策略.最近一项研究采用在可见和近红外区域具有良好互补吸收的子电池,构筑了效率高达17.3%的有机叠层太阳能电池.这一结果表明,经过合适的材料选择与器件构筑,有机太阳能电池有望获得与其他光伏技术电池相当的光伏效率.     

有机光伏材料与器件研究的新进展

近几年有机光伏电池应用研究发展迅猛。本文综述了有机光伏薄膜电池在材料(包括有机小分子材料与聚合物材料)、器件构造方面的最新进展，分析了有机聚合物光伏电池目前效率低的主要原因，并探讨了该领域进一步研究的方向和前景。     

叠层结构的有机太阳能电池研究进展

有机太阳能电池在近年来发展十分迅速.其中,叠层器件结构的出现,有利于拓展太阳光响应范围,减少过热激子引起的能量损耗,为改善器件性能提供了可能.有机光伏领域内,叠层器件光伏效率的提升源自于所使用材料结构的改善以及器件制备工艺的发展.因此,本综述着眼于叠层器件中使用的材料、中间层结构、器件构型构筑、性能表征及应用领域等方面,系统总结了近年来领域内的代表性成果,并针对未来高性能叠层器件对材料和结构的要求做出了展望.     

有机、聚合物薄膜电致发光器件的研究进展

有机、聚合物薄膜电致发光器件是近年来国际上的一个研究热点。与无机材料相比, 有机材料具有更高的发光效率和更宽的发光颜色选择范围, 并且具有容易大面积成膜的优越性。本文介绍了有机、聚合物薄膜电致发光器件的结构和制备、发光机理以及有关材料的选择, 并对该研究领域的最新动态、器件的稳定性问题以及应用前景进行了讨论。     

钙钛矿太阳电池吸光层材料研究进展

近年来,有机-无机卤化铅钙钛矿太阳电池的研究取得了突破性进展,公证记录电池效率22.1%,与CdTe薄膜电池（认证记录电池效率22.1%）和CuInGaSn（CIGS）（认证记录电池效率22.3%）薄膜电池技术相媲美,已经接近于市场上主导地位的晶体硅太阳电池（约25%）。有机卤化铅钙钛矿太阳电池器件的长期效率输出稳定性和含毒性Pb严重制约其实际应用。本文将讨论有机卤化铅钙钛矿太阳电池不稳定性因素和相应的解决方案,并对钙钛矿材料中Pb元素的取代工作和无机非铅钙钛矿材料及其太阳电池的研究进行了阐述与展望。     

聚合物本体异质结型太阳能电池研究进展

聚合物本体异质结型太阳能电池是一种基于电子给体 /受体混合物薄膜的高效率有机光伏器件。文中介绍了近年来聚合物本体异质结型太阳能电池的最新研究进展 ,指出了目前存在的问题和今后的发展方向     

苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的结构修饰及在有机光伏材料中的应用

近年来,苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene,BDT)作为构筑给体-受体结构有机半导体材料的优良电子给体,受到越来越多的重视,已广泛应用于场效应晶体管和有机光伏电池等领域。BDT类有机共轭材料具有优良的能级结构,同时又具有较高的载流子迁移率,目前报道的基于BDT的有机共轭聚合物的最高光电转换效率达到9.2%(单节光伏器件的最高效率),显示了其在有机太阳能电池领域巨大的应用前景。本文从BDT的结构修饰出发,系统地综述了基于BDT的有机光伏材料的最新研究进展,重点讨论BDT类光伏材料能级结构和聚集态形貌对光电性能的影响。     

基于萘二酰亚胺受体单元的n-型聚合物受体材料在光电领域的研究进展

近年来,n-型聚合物受体材料逐步在有机光电器件领域,尤其是全聚物太阳能电池领域,得到了广泛的研究。目前,报道较多的具有高的电荷迁移率和电子亲合性的n-型聚合物主要是基于萘二酰亚胺(NDI)的n-型聚合物受体材料,这类基于NDI的n-型聚合物材料表现出比富勒烯衍生物受体材料更好的热/机械性能及太阳光吸收,同时可以灵活的调节包括光学性能、电子结构、结晶性、溶解性和电荷传输等不同的内在特性从而提高器件的性能。本文根据聚合物结构组成的不同,归纳了近年来基于萘二酰亚胺的D-A聚合物受体材料的研究进展,详细描述了其相对应的给体材料和器件结构及后处理条件对器件性能的影响。同时,总结评述了针对基于萘二酰亚胺的D-A聚合物作为受体材料的全聚物太阳能电池器件工艺条件,最后展望了基于萘二酰亚胺的D-A聚合物应用在全聚物太阳能电池领域的发展前景。     

离子层气相反应法(ILGAR)制备CuInS_2薄膜的研究

0引言Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族半导体薄膜太阳能电池具有价格低廉、性能优良和工艺简单等优点,已成为最有希望的光电转换器件,是当前国际光伏电池研究领域的热点之一。在Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族半导体中,CuInS2因其光学禁带宽度适中(1.50eV),可见光区域吸收系数较高(6×105cm-1),化学稳定性好等特点而成为人们最为关注的薄膜太阳能电池材料之一[1~5]。目前,CuInS2薄膜太阳能电池的最高转换效率约为11%[6,7],距理论转换效率(27%~32%)[8]还有很大的差距,而改善CuInS2薄膜质量是提高其光电转换效率的关键。研究表明,CuInS2薄膜的制备技术及工艺条件对薄膜的结构…     

封面说明

<正>近年来,有机太阳能电池在绿色能源领域引起了国内外研究人员的广泛兴趣和关注.有机太阳能电池有源层的形貌决定器件能量转换效率,共混体系双分子穿插行为改变了薄膜的结晶及相分离行为,对薄膜形貌影响重大.封面文章评述了双分子穿插行为相关研究的进展,系统阐述了双分子穿插的形成原因及其对薄膜形貌和器件能量转换光物理机制的影响,并深入探讨了抑制双分子穿插的化学和物理方法(见本期评述:刘剑刚,韩艳春.聚合物/富勒烯共混体系双分子穿插对有机体相异     

有机太阳能电池性能衰减机理研究进展

近年来随着非富勒烯Y系列明星分子受体的出现, 单结有机太阳能电池的光电转换效率已经突破19%, 但是器件在运行条件下缺乏良好的稳定性, 严重制约了其商业化发展. 因此越来越多的研究聚焦于造成有机太阳能电池性能衰减的原因以及如何提高有机太阳能电池的稳定性. 由于有机太阳能电池复杂的器件结构、不尽相同的活性层材料以及在稳定性研究中条件的差异, 造成了对有机太阳能电池器件衰减研究的困难. 为了更全面地了解有机太阳能电池的衰减过程, 对近些年有机太阳能电池器件衰减过程的研究成果进行综述, 总结了由于给受体材料化学分解、活性层形貌变化、传输层和电极腐蚀以及界面反应等原因造成的器件性能衰减, 并介绍了近些年关于提高器件稳定性的一些策略, 最后对有机太阳能电池的未来发展进行了展望.     

非富勒烯小分子有机太阳能电池电子受体材料的研究进展

富勒烯及其衍生物是一类重要的n-型电子受体材料,在有机太阳能电池器件中发挥了至关重要的作用. 但由于富勒烯材料吸光波长较窄、亲和能高、溶解性差等,严重限制了富勒烯作为有机太阳能电池n-型电子受体材料的更广泛应用和器件性能的进一步提升. 非富勒烯n-型电子受体材料具有能级可调、合成简便、加工成本低、溶解性能优异等特点,更重要的是,此类材料在可见太阳光光谱中比富勒烯及其衍生物材料有更加宽广的吸收范围;近年来,受到越来越多的关注和研究. 本文较为系统地阐述了非富勒烯小分子材料作为有机太阳能电池n-型电子受体材料的研究进展,并对其发展前景作了展望.     

太阳能电池通过掺杂测试

近期,《自然-通讯》期刊报道了一种控制掺杂(Doping)的方法,能提高薄膜太阳能电池的效率。新技术有助于制造低成本太阳能电池。制造薄膜太阳能电池比制造传统硅太阳能电池要便宜,但薄膜太阳能电池一般效率很低。掺杂是指在材料中掺入少量金属元素,这种方法有助提高薄膜太阳能电池效率,但制造过程有机会破坏材料的电子特性。瑞士联邦材料科学与技术实验室Lukas Kranz教授与其研究团队现在克服了这个障碍,成功在碲化镉(CdTe)太阳能电池中掺入铜。他们利用气相沉积法和温热处理法仔细地控制掺杂在CdTe     

基于CsPb0.9Sn0.1IBr2的全无机钙钛矿太阳能电池展示出效率和稳定性的提升

正钙钛矿太阳能电池是一种非常有前景的新型光伏器件。近年来,其光电转换效率的最高记录已经从3.8%迅速上升到22.1%~(1–5)。常见的有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料的通用化学式为ABX3,其中A位点通常是有机阳离子(如甲基铵     

引入液晶小分子实现高效厚膜三元有机太阳能电池

<正>有机聚合物太阳能电池因其具有全固态、光伏材料性质可调范围宽、可实现半透明、可制成柔性器件以及可采用卷对卷印刷工艺大面积、低成本制备等突出优点而引起了广泛关注并得到了快速发展~(1,2)。其中三元有机太阳电池作为一种有效提高电池器件效率的办法也成为有机聚合物太阳能电池研究中的一个热点~3。一般情况下,在三元有机太阳能电池中第三     

钙钛矿材料组分调控策略及其光电器件性能研究进展

近年来，钙钛矿太阳电池的光电转换效率取得了爆发式增长，这与电池中钙钛矿薄膜的制备工艺和材料组分密切相关.关于钙钛矿薄膜的制备方法，相关的研究报道及综述较多，然而钙钛矿材料组分调控方面的研究梳理工作相对缺乏.本综述总结了近年来不同组分体系钙钛矿材料的研究进展，包括有机无机铅卤钙钛矿、全无机铅卤钙钛矿、少铅钙钛矿以及无铅钙钛矿.重点介绍了不同体系中具有代表性的材料组分及其对器件性能的影响，旨在梳理通过组分调控提高钙钛矿电池的效率及稳定性的研究思路，最终实现商业化应用.