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行业资讯

易陈谊iEnergy: 超过25%最高纪录效率！柔性钙钛矿太阳能电池

2024

04-09

游经碧Nature Electronics：超16%记录效率！准二维钙钛矿蓝色发光二极管

2023

05-04

颜河&陈尚尚Nat. Commun.：富勒烯客体聚合物提升光伏器件机械稳定性，全聚合物太阳能电池效率突破18%

2023

04-26

中山大学Nat. Commun. 单原子钴分散的硅基催化剂助力高效光催化二氧化碳还原

目前，众多已报道的非均相单原子光催化剂受限于光子利用率不高，金属负载量较低。晶体硅具有理想的带隙和光吸收能力，是一类理想的单原子光催化剂基底材料。但是由于晶体硅属于原子晶体，其结构具有高刚性和高生成能，目前尚缺乏有效的合成方法制备硅基的单原子催化剂。这项工作介绍了一种固相外延生长的方法，合成了一类具有较高单原子钴负载浓度（3.4wt%）的硅基催化剂，在光催化二氧化碳还原转化为合成气的模型实验中实现了较高的原子利用率、总催化转化数和量子产率。

2023

04-06

NREL Joseph M. Luther、香港城市大学朱宗龙等NE:共沉积空穴选择接触层和钙钛矿层提高钙钛矿太阳能电池的加工性

2023

03-20

HZB又又破纪录！32.5%认证效率的钙钛矿-硅串联太阳能电池

德国柏林亥姆霍兹中心 (HZB) 的科学家声称已经生产出一种钙钛矿/硅串联太阳能电池，其效率为32.5%，这是新的世界纪录效率！

2022

12-21

这个新型光伏器件值得关注

1. 19.10%效率，80.5%填充因子的有机太阳能电池 形貌在决定电荷产生和收集过程中起着关键作用，从而影响有机太阳能电池(OSCs)的器件性能。优化OSCs形貌的添加剂选择池有限，特别是对于新兴的逐层(LbL) OSCs，阻碍了光伏性能的进一步提高。 四川大学彭强和Xiaopeng Xu等人报道了一种新的方法，使用共轭聚合物作为添加剂来优化活性层形态，以提高LbL-OSCs的光伏性能。制备了4种具有不同侧链的P-H、P-S、P-F和P-Cl聚合物。 由于不合适的能级排列和不利的分子相互作用，这些聚合物在BHJ器件中作为供体材料和添加剂的性能很差。相比之下，它们可以作为优化PM6纤维基质的有效添加剂，促进BTP-eC9的渗透，形成相互交织的D/A双连续网络，具有良好的垂直偏析。 通过侧链工程进一步优化了这种形貌，使电荷的分离和收集逐渐得到改善。结果表明，在PM6层中添加少量的P-Cl作为添加剂，优化后的形貌使冠军PCE达到19.10%，FF达到80.5%。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208279 2. 19%效率！非富勒烯受体异质结有机太阳能电池 非富勒烯受体(NFA)的结构顺序和聚集对其与电子供体光伏共混物的光吸收、相分离和电荷输运性能至关重要，并决定了相应有机太阳能电池(OSCs)的光电转换效率(PCE)。 武汉理工大学王涛等人展示了小分子NFA L8-BO在熔合环溶剂添加剂1-氟萘磺酸(FN)的辅助下的纤维化，显著提高了器件的PCE。分子动力学模拟表明，FN附着在L8-BO的主链上，增强了沿共轭主链的分子间填充，诱导L8-BO一维自组装成具有紧凑多晶结构的细纤维。 L8-BO纤维被纳入以D18为供体的伪体异质结(P-BHJ)活性层中，表现出增强的光吸收、电荷传输和收集性能，使得D18/L8-BO二元P-BHJ盐合物的PCE从16.0%提高到前所未有的19.0%，具有80%的高填充因子。这项工作展示了一种纤颤NFAs以增强OSCs性能的策略。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208211 3. 调节互连层中的电荷载流子复合以提高单片钙钛矿/有机叠层电池的效率和稳定性 单结太阳能电池的电荷载流子可以被顺利提取，然后通过电极收集，导致微弱的电荷载流子积累和低能量损失(Eloss)。然而，在串联太阳能电池(TSC)中，获得从两个相应的子电池提取的空穴和电子的密度之间的平衡以促进互连层(ICL)中的有效复合是相当大的挑战。 苏州大学李耀文等人提出了一种用于无机钙钛矿/有机TSCs的电荷-载流子-动态管理策略。该策略集中于同时调节CsPbI1.9Br1.1钙钛矿在前子电池中的缺陷态和空穴从钙钛矿到ICL的传输能力。钙钛矿表面上的目标空穴密度和到达ICL之前的空穴损失显著提高。 结果，可以有效地缩小ICL中的空穴/电子密度偏移，导致平衡的电荷载流子复合，这降低了TSC中的Eloss。所得的无机钙钛矿/有机0.062-cm2 TSC表现出23.17%的显著功率转换效率(PCE)，具有2.15 V的超高开路电压(Voc)，并且1.004-cm2器件的PCE(21.69%)表现出弱的尺寸依赖性。此外，这种电荷载流子动态管理策略也可以有效地提高TSCs的紫外光稳定性。 https://doi.org/10.1002/adma.202208604 4. 19.12%效率！基于4-氯噻唑的多功能低成本聚合物的太阳能电池 得益于窄带隙小分子受体(SMAs)特别是“Y”系列的出现，聚合物太阳能电池(PSCs)的功率转换效率(PCE)得到了迅速提高。而除PM6和D18外，高效、易合成、通用性好的聚合物供体相对稀缺。 武汉大学闵杰等人以4-氯噻唑衍生物为基础，设计并合成了两种结构简单的聚合物供体，即PTz3Cl和PBTTz3Cl。与PTz3Cl相比，PBTTz3Cl分子间作力略弱的OSCs与SMA L8-BO共混时PCE为18.38%，这是由于PBTTz3Cl与L8-BO有较强的给体/受体相互作用，形成了合适的相分离形态。 进一步研究发现，PBTTz3Cl与各种SMA材料均能表现出优异的光伏性能，凸显了其普适性。在此基础上，设计了三元PSCs，其中BTP-eC9作为客户机引入PBTTz3Cl:L8-BO主机系统。由于进一步优化的共混形貌和更平衡的电荷传输，PCE提高到19.12%，是PSCs的最高值之一。这项工作提供了一种低成本缺电子单元的新设计，用于构建高度通用的高性能聚合物供体。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208750 5. 18.14%记录效率！采用两步顺序沉积的三元全聚合物太阳能电池 实现具有合适垂直相位的精细调节活性层形态，以促进电荷产生和电荷传输一直是追求高效体异质结(BHJ)全聚合物太阳能电池(all-PSCs)的主要目标。 武汉大学闵杰等人提出了一种将三元共混策略与逐层分解(LBL)过程协同结合的解决方案。通过在设计的宿主受体PY-SSe-V中引入一种结晶度较高的合成聚合物受体PY-Cl，可以改善LBL型三元全pscs的垂直相分布和分子顺序，使其优于lbl型PM6/PY-SSe-V二元全pscs。 优良体微观结构的形成不仅可以促进电荷输运和提取性能，还可以降低能量无序和非辐射复合损失，从而同时提高三个光伏参数。因此，PM6/(PY-SSe-V:PY-Cl)三元全pscs的最佳效率为18.14%，这是迄今为止报道的全pscs的最高值之一。该工作为获得高效全pscs提供了一种简单有效的LBL型三元策略。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209350

2022

12-02

一天连发两篇光伏AM！这个团队值得关注！

　　闵杰研究员长期从事有机光电功能材料的设计合成、形貌物理与器件稳定性研究、器件结构与工艺研发以及柔性电池产业化等研究，重点开发第三代柔性有机太阳能电池技术。截止2020年5月，以第一或通讯作者发表学术论文60余篇，包括Joule, Nat. Commun., Energy Environ.Sci., Adv. Mater., Angew Chem等。在谷歌学者中论文被引用5000余次，H-index 37。

2022

11-25

上交刘烽、山大高珂等Advanced Materials: 非富勒烯有机光伏电池的分子晶态与双生载流子途径

上海交通大学刘烽教授，张永明教授，山东大学高珂教授，香港城市大学Alex Jen教授合作研究，细致探讨了经典ITIC类非富勒烯受体-分子在“单晶-纯膜-共混膜”的结构细节与排列规律，发现在非富勒烯受体(NFA)较强的自发载流子形成现象，总结了有机薄膜光伏电池双生载流子途径：1、NFA相自发光生载流子；2、界面CT态解离激子产生载流子。双通道机理是非富勒烯受体光吸收和能级优势外另一个重要的优点，它们共同造就了非富勒烯受体材料在有机光伏电池中的成功。 图1. (a)非富勒烯有机太阳能电池共混膜中形貌与(b)光物理路劲图。 文章首先对比研究了ITIC, 4TIC, 6TIC三个NFA分子的晶体结构。发现NFA的p-p和侧链相互作用是决定晶体结构的两个主要因素。NFA的支链与骨架体积比是空间限制的重要因素。ITIC的值为1.059，分子采用2Dbrickwork堆积，骨架通过末端p-p作用形成层结构，支链聚集于层间的孔洞中。当骨架长度缩减，4TIC的支链与骨架的体积比提升到1.146，分子取用三维交错的网格(3D web)结构。4TIC侧链采取紧密组装模式，填补在骨架p-p堆积四周，达到多作用力平衡的紧密堆积模式。如果延长骨架长度，6TIC支链骨架体积比为1.030，则分子组装出现分级结构。6TIC分子在侧链和p-p作用下首先形成Z字形自组装结构，这些单元再通过氢键形成二维组装层，层与层之间通过蓝色和黄色构象分子插层形成三维结构。 图2. 三个分子的晶体结构。 接下来，作者使用掠入射广角X射线散射(GIWAXS)分析NFA分子在纯膜和共混膜中的结晶结构。通过对比纯膜不同制膜条件（是否使用DIO添加剂），采用GIWAXS实验与计算模拟，对NFA分子组装次序进行探讨。研究发现，具有较强能量密度的分子，例如ITIC、4TIC，分子都直接形成晶体的结构，制膜条件的不同会导致结晶度与有序度的区别；对于组装分级的6TIC受体，分子优先形成二维层状结构，进一步在DIO添加剂的作用下形成三维晶体结构。这些作用力的差异决定了NFA分子在共混薄膜中晶型的保持情况。在共混薄膜中，由于存在给体聚合物和受体分子的相互作用，NFA分子结晶性普遍降低。DIO添加剂的使用可以提升NFA的结晶性，强分子间作用力可以保持结晶晶型。6TIC分子由于组装分级，即使在DIO条件下制备的薄膜依然保持二维层状堆积。 图3.纯膜的GIWAXS与纯膜中分子结晶的组装过程。 进一步，超快瞬态吸收光谱(TA)被用来研究共混薄膜的光物理性能，采用长波激光定向激发NFA受体。ITIC纯膜的TA光谱中可以观察到955nm 的激发态信号和1335 nm的极化子信号。DIO条件制备的纯膜，激子能够能更快的转变为极化子。这表明NFA结晶相存在自发激子解离的途径，该转化过程不依赖于给受体界面形成的激子解离，是一种新颖的载流子形成方式。4TIC和6TIC纯薄TA图谱也表现出与ITIC类似的结果。此外，6TIC纯膜极化子的衰减曲线出现一个宽平台（寿命大于1000 ps），说明6TIC的二维结构有利于承载分离的极化子。 在共混膜的TA谱中，0 fs即可观察到极化子的生成，同时也观察到NFA受体向给体材料空穴转移的过程。DIO制备的共混膜中，极化子产率提升，空穴转移速度加快。通过量化对比，发现0 fs时共混膜中界面极化子产率与自发极化子产率接近，这些结果说明在非富勒烯给受体共混膜中两条载流子生成通道都比较重要。从器件数据来分析，拓宽NFA材料的吸收区间会提高器件的电流。而提高CT态能量并减小CT态密度，将有助于减小非辐射损失，提高器件的开压。该过程加上自发载流子途径，能够更好的诠释有机光伏光电转换过程。 图4.共混膜超快光谱，极化子寿命，极化子产率与光物理过程示意图。 图5.共混膜CT态拟合，纯膜与共混膜EL。 综上所述，该工作深入探索了NFA分子的结晶结构与自组装过程，分析了分子间作用力对分子有序组装的影响规律，建立了较为系统的NFA晶体与薄膜形貌的研究方法，揭示了非富勒烯有机光伏电池双通道载流子形成机制。这些结果对有机光伏材料结构与光电转换过程提供了新的认知，有助于新材料的开发。  

2022

03-21

邢军等人Nat. Commun.: 高效白光钙钛矿的分子工程

低维混合钙钛矿作为白光发射体表现出优异的性能。宽带白光发射来源于自陷激子 (STE)。由于钙钛矿中STEs的形成机制尚不清楚，制备新的低维白色钙钛矿主要依赖于筛选大量插入的有机分子而不是合理的设计。

2021

08-16

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