有机太阳能电池研究进展

与无机硅太阳能电池相比 ,有机太阳能电池还面临许多关键性问题。为了改善有机太阳能电池的性能 ,尤其是转换效率 ,研究工作一直在进行。这些研究包括掺杂、敏化、使用 SPP激发技术、模拟光合作用原理、施主——受主共轭体系以及开发多层结构电池和创造新型光伏打材料。对光伏打理论 ,部分表征方法 ,效率损失机制 ,未来发展模式也给了简要描述。     

稀土掺杂上转换发光纳米材料在有机光伏器件中的应用进展

稀土掺杂上转换发光纳米材料(UCNPs)是一种在近红外光激发下发出可见光的纳米材料,将UCNPs掺入有机光伏电池中,可以扩大有机光伏电池对太阳光谱的响应范围,提高有机光伏电池的光电转换效率。综述了UCNPs在染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池中的应用进展,展望了该材料未来的研究方向。     

化学所在低成本有机光伏材料的研究中取得新进展

<正>有机太阳能电池具有质轻、柔性、可溶液加工等优点,是当前太阳能电池技术的前沿热点研究方向。随着新型非富勒烯受体材料的快速发展,有机太阳能电池的能量转换效率逐步提升,最近已突破16%,达到了可以向实际应用发展的阶段。但是,实现有机太阳能电池的商业应用,还面临着光伏材料成本和器件稳定性的挑战。目前已报道的高效光伏材料大多存在着结构复杂、合成步骤繁多,产率低等问题,在成本上很难满足商业应用的需求。因此开发低成本高效有机光伏材料是聚合物太阳能电池走向应用研究上的关键     

有机太阳能电池受体材料的研究进展

有机太阳能电池受体材料是有机光伏领域的研究热点之一。主要介绍了富勒烯衍生物、苝二酰亚胺衍生物、9,9-联亚芴基衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物和聚合物这五类受体材料的结构与特点,并综述了这些受体材料在有机光伏器件中的应用与发展,为今后开发更加高效的有机太阳能电池受体材料提供参考。     

有机噻吩类衍生物作为光伏材料的研究进展

聚噻吩及其衍生物是一类重要的有机共轭高分子材料,不仅具有良好的环境稳定性,而且带隙窄,是理想的聚合物光伏材料。分类介绍了有机噻吩类衍生物在聚合物太阳能电池中的研究进展及需要改进的地方,如开路电压、短路电流及能量转换效率仍需要大幅度提高才能应用到生活中。展望了聚合物太阳能电池的发展前景。     

国家纳米中心在有机太阳能电池研究方面取得进展

正近日,中国科学院国家纳米科学中心纳米系统与多级次制造重点实验室研究员魏志祥、吕琨、博士邓丹和西安交通大学教授马伟等合作,设计并合成的可溶性有机小分子光伏材料,通过活性层形貌优化,获得了11.3%的光电转换效率,这是目前文献报道的可溶性有机小分子太阳能电池的最高效率,也是有机太阳能电池的最高效率之一。相关研究成果发表在《自然-通讯》上。     

基于MoO_x材料在有机太阳能电池中的研究进展

有机太阳能电池具有材料来源广泛、柔性和能够大面积成膜等优点,成为光伏领域研究的热点问题。缓冲层材料的选取能有效提高有机太阳能电池的性能。氧化钼薄膜材料具有高透性、无毒等特点被应用到有机太阳能电池中。对氧化钼薄膜材料不同的制备方法进行综述,探讨氧化钼薄膜材料在有机太阳能电池中的应用。     

有机太阳能电池研究近况及发展趋势浅析

有机太阳能电池具有柔性好、价格廉、重量轻等特点,已成为光伏技术领域研究的热点之一。从电极材料、器件结构、溶剂、缓冲层选择等方面介绍了有机太阳能电池的研究现状及发展,并展望了有机太阳能电池的发展前景。     

多壁碳纳米管制备有机光伏电池（英文）

以芝麻油为原料,采用化学气相沉积法合成出多壁碳纳米管(MWCNTs),经功能化改性、切短后用作有机光伏太阳能电池的添加剂。该有机光伏电池以聚3-辛基噻吩为光敏分子,PCBM为激子离化剂。结果表明,添加MWCNTs与功能化且切短的fc-MWCNTs,有机光伏电池的功率转换效率能分别提高22%和40%。由于较高的空穴迁移率,激子离化后,P3OT产生空穴的收集和运输得到提高。功能化和切短的fc-MWCNTs增加了其在P3OT,PCBM中的分散性,进而提高功率转换效率。     

富勒烯在新型太阳能电池中的应用

新型太阳能电池包括有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和量子点太阳能电池等,是一类十分有前景的光伏器件,目前有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的能量转换效率分别超过了19%和25.6%。富勒烯材料具有较高的电子迁移率和良好的电子特性,被广泛应用于有机太阳能电池活性层、界面层,钙钛矿太阳能电池活性层和中间层等。在有机太阳能电池中,富勒烯材料作为活性层受体,可以提高器件电子传输能力;作为界面修饰层,可以有效降低接触电阻,抑制载流子的复合。在钙钛矿太阳能电池中,富勒烯材料作为活性层添加剂能钝化钙钛矿缺陷,抑制迟滞效应;作为中间层能优化界面形貌,促进电荷的提取与输运。本文综述了富勒烯材料在各个组成部分中的研究进展,并展望了富勒烯材料在各个组成部分中的发展前景,在此基础上,提出了未来的研究方向。     

狭缝涂布大面积氧化锌薄膜的制备及其在柔性有机太阳能电池中的应用

发展有机太阳能电池的印刷法制备技术是实现有机光伏产业化的关键。在有机光伏器件中,氧化锌是常用的电子传输层材料。氧化锌纳米粒子在印刷过程中的自聚集,以及大面积薄膜干燥的不均匀,严重影响了大面积印刷有机光伏器件的性能。通过调控氧化锌墨水溶剂和引入墨水分散添加剂,获得一种适用于大面积涂布的氧化锌纳米墨水。其中复合溶剂的使用调控了氧化锌墨水的流变特性,进而改善了涂布薄膜中的边缘效应;而乙醇胺添加剂的引入解决了墨水在存放和印刷过程中的聚集问题。该墨水具有18个月以上保存稳定性,以及优异的狭缝涂布适印性。基于上述墨水,采用狭缝涂布方法制备获得的100×100 mm²尺寸的大面积涂布薄膜具有优异的均匀性。将印刷的大面积氧化锌薄膜作为柔性有机太阳能电池的电子传输层,获得1 cm²柔性有机太阳能电池的效率超过了14%,同时表现优异的重复性。     

钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势

有机无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电特性，在光伏、显示和传感领域均获得了广泛关注。近年来，钙钛矿太阳能电池技术发展迅速，在效率提升和面积放大方面不断取得突破，但钙钛矿材料和器件的稳定性问题一直没能得到根本性的解决，严重制约了钙钛矿光伏器件的实用性能及商业化推广进程。钙钛矿太阳能电池的不稳定性来源于器件中钙钛矿层、电荷传输材料和电极材料的失效，失效原因主要包括光照、水分、温度和氧气等环境因素，因此深入理解各因素对钙钛矿太阳能电池稳定性的作用机理至关重要。此外，与晶硅和其他薄膜电池相比，钙钛矿太阳能电池在材料性能、器件结构等方面都有较大差别。目前晶硅电池和其他薄膜电池的稳定性评价方法和测试手段对钙钛矿太阳能电池不能完全适用，为了使不同机构间钙钛矿太阳能电池稳定性的测试结果可以对比，需要统一稳定性测试标准。本文总结了钙钛矿材料及光伏器件稳定性的影响因素，剖析了光照、水分、温度和氧气等环境因素对钙钛矿器件稳定性的作用机理，并对提升钙钛矿太阳能电池稳定性的方法进行了综述。最后分析了钙钛矿太阳能电池稳定性的评价方法和测试手段，并对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了预测，以期为钙钛矿太阳能电池商业...     

含F有机供-受体聚合物给体材料研究进展

有机受供体聚合物薄膜太阳能电池的活性层是由共轭材料构成。其中含氟聚合物材料因氟原子的存在,有着优异的物理化学性质而被应用到有机太阳能电池的功能材料中,其不仅能提高有机太阳能电池的光电转化效率,还能增强电池的稳定性。目前已报道的基于含F聚合物的光伏器件(organic photovoltaic device,OPV)光电转化效率(power conversion efficiency,PCE)最高已达到12%,应用前景巨大。综述了3类受体单元上含F有机聚合物供体材料近几年的研究进展,并简要分析了F原子的个数以及所在区域位置的不同对器件性能的影响。最后对含氟共轭聚合物在有机太阳能电池未来的发展做出了展望。     

空穴传输材料在高效钙钛矿太阳能电池中的发展演变

钙钛矿太阳能电池(PSCs)转换效率已从2009年的3.8%上升到2017年的22.7%,其快速的发展可能使光伏工业进入革命新阶段。空穴传输材料(HTM)是构成高效钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,开发和设计导电性好、成本低、稳定性好的空穴传输层材料对钙钛矿太阳能电池的研究显得非常重要。本文将近几年应用于钙钛矿太阳能电池中较高效的空穴传输材料归纳为有机小分子类、有机聚合物类和无机材料类,同时也介绍了无空穴传输层的钙钛矿电池。详细评述了基于各类空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的光电性能及稳定性,重点讨论了HOMO能级、空穴迁移率、添加剂的掺杂等因素对钙钛矿太阳能电池的影响。最后指出了空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。     

NIST科学家揭示有机光伏的特性

正光伏器件也称为太阳能电池,其在光照下产生电能,它已经成为快速发展的产业。最常见的形式是采用硅晶材料制成的硬质膜,但最近有机光伏器件引起了人们极大的兴趣,这种器件是用嵌入在两个金属电极间的廉价的有机半导体材料制成。制成的有机光伏器件呈柔性且便于携带。想象一下,一个支起来的帐篷可以用作一个大的太阳能电池,给便携电子设备充电,同     

基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池研究进展

作为太阳能电池的光吸收剂,有机金属卤化物钙钛矿材料不仅具有高效的光吸收能力和载流子迁移率,还具有独特的双极性特征,能同时传输电子和空穴,使其成为优异的光伏材料,掀起了基于钙钛矿材料太阳能电池的研究热潮。介绍了近几年来基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池的发展情况,总结了有机金属卤化物钙钛矿材料的结构和特性,对目前几类典型的钙钛矿太阳能电池进行了讨论,并展望了全固态钙钛矿太阳能电池的产业化应用前景。     

钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状

简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史,解释了钙钛矿太阳能电池本质上是固态染料敏化太阳能电池。介绍了钙钛矿太阳能电池的微观发电机理,结合钙钛矿太阳能电池的能级图分析讨论了钙钛矿与电子传输层和空穴传输层的能级匹配。分析总结了钙钛矿太阳能电池的光伏技术参数,包括光生电流密度、开路电压、填充因子、能量转换效率以及光伏性能的稳定性。钙钛矿太阳能电池的能量转换效率、短路电流密度和开路电压均已超过非晶硅薄膜太阳能电池,填充因子与非晶硅薄膜太阳能电池很接近。钙钛矿太阳能电池有希望实现产业化而成为下一代薄膜太阳能电池。指出了钙钛矿太阳能电池大规模市场应用在制造技术上的瓶颈即空穴传输层的造价昂贵,并综述了解决该瓶颈的最新研究工作。     

科学家制备出大面积高效率钙钛矿薄膜

正近日,上海交大材料科学与工程学院韩礼元团队用更加经济安全的方法,制备出比蝉翼还薄的大面积钙钛矿薄膜,向实现大规模低成本太阳能发电迈出了重要一步。该研究成果日前已在线发表于《自然》杂志。"钙钛矿材料2009年首次应用于光伏技术,短短几年时间,实验室钙钛矿太阳能电池的光电转化效率屡屡取得突破,它的光电能量转换效率已经快速增长到22.1%,超过了多晶硅太阳能电池的效率水平,而发电成本却低于硅电池。因此,钙钛矿太阳能电池被评价为光伏研究领域极具竞争力、最有希望实现低成本发电的光伏技术。"韩礼元说。     

光伏驱动未来 ——"新型太阳能电池材料与器件"专栏序言

<正>过度使用化石能源发电给当今世界带来一系列环境和气候问题,已引起世界各国的关注。我国在“十四五”规划中已提出要整体削减化石能源发电的比例,提高可再生能源发电的比例,最终实现“碳达峰、碳中和”目标。我国太阳能资源丰富,光伏发电产业发展迅速,并已进入平价上网时代,未来光伏产业具有巨大的发展空间。光伏发电的核心元件—太阳能电池,备受关注。根据所用材料的不同,太阳能电池可分为晶硅太阳能电池、无机化合物薄膜太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。其中,晶硅太阳能电池的发展最成熟,目前已经成功商业化。但是,单晶硅制备过程复杂且能耗高,导致光伏发电成本较高。近年来,基于有机聚合物和钙钛矿的薄膜太阳能电池发展迅速,     

BiFeO_3铁电材料的光伏效应研究进展

由于传统pn结太阳能电池光生电压受到内建电场大小的限制,光电转换效率低,难以投入市场化运营。铁电材料的光伏效应不同于pn结太阳能电池,在铁电材料中可以测试出极高的开路电压。但目前对于铁电材料的光电过程产生机制尚不清楚。如果能够理解这一机制并应用于太阳能电池,将能有效地提高太阳能电池的效率。BiFeO3(BFO)是一种非常特殊的多铁性材料,近几年来,研究者对BFO材料的光电特性进行了深入的研究,综述了近几年BFO在光伏效应方面的研究进展。