化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動端訪問更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
市場數(shù)據(jù)丨中標(biāo)金額大幅上升！5月質(zhì)譜儀中標(biāo)盤點(diǎn)
據(jù)化工儀器網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，5月中國政府采購網(wǎng)上[詳細(xì)]
國家納米中心等在降低有機(jī)太陽能電池能量損失方面獲進(jìn)展
2022年06月20日 15:12:33
來源：國家納米科學(xué)中心 點(diǎn)擊量：3157
近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心納米系統(tǒng)與多級次制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員魏志祥、呂琨、朱凌云，與山東大學(xué)教授郝曉濤合作，設(shè)計(jì)合成了兼具低能量損失和高能量轉(zhuǎn)換效率的非富勒烯小分子受體材料。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心納米系統(tǒng)與多級次制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員魏志祥、呂琨、朱凌云，與山東大學(xué)教授郝曉濤合作，設(shè)計(jì)合成了兼具低能量損失和高能量轉(zhuǎn)換效率的非富勒烯小分子受體材料。結(jié)果表明，通過降低受體在光電轉(zhuǎn)換過程中的重組能，可有效降低非輻射復(fù)合和驅(qū)動激子解離引起的能量損失，在開路電壓(VOC)高于0.93 V的情況下，效率可達(dá)18.2%，能量損失低至0.48 eV。這是迄今為止文獻(xiàn)報(bào)道的效率超過17%的二元有機(jī)光伏體系中最小的能量損失。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
有機(jī)太陽能電池(OSCs)因重量輕、可溶液加工、半透明及柔性等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。隨著材料設(shè)計(jì)的發(fā)展和器件工藝的優(yōu)化，基于Y-體系的非富勒烯受體的OSCs的效率在二元器件中達(dá)18%以上，在三元器件中達(dá)19%以上。然而，與無機(jī)和鈣鈦礦太陽能電池相比，OSCs的能量損失(電壓損失)相對較大，成為限制OSCs光伏性能的瓶頸因素。目前，大多數(shù)高性能OSCs的開路電壓被限制在0.8~0.9 V，能量損失普遍大于0.5 eV。為了進(jìn)一步提高OSCs的效率，需要深入了解能量損失的來源，并通過合理的分子設(shè)計(jì)進(jìn)一步降低能量損失。
OSCs的能量損失主要來自兩個(gè)方面：激子解離需要的驅(qū)動力和非輻射復(fù)合。非輻射復(fù)合與電子-振動耦合有關(guān)(即重組能λ，它描述了電子轉(zhuǎn)移過程中分子幾何形狀的變化，反映了電子與分子內(nèi)振動之間的相互作用)。重組能在OSCs的整個(gè)光電轉(zhuǎn)換過程中具有重要作用，小的重組能有助于抑制非輻射符合，并可以減小激子解離所需的驅(qū)動力。近日，課題組以Y型非富勒烯受體為分子骨架，將苯并噻唑(BT)五元環(huán)核替換為喹喔啉(Qx)六元環(huán)核，設(shè)計(jì)合成了非富勒烯小分子受體Qx-1和Qx-2。通過理論計(jì)算與薄膜形貌、激子和電荷動力學(xué)結(jié)果表明，這兩種受體在光電轉(zhuǎn)換過程中的重組能比Y6顯著降低，有利于提高激子壽命和擴(kuò)散長度，促進(jìn)電荷傳輸，抑制電荷復(fù)合帶來的能量損失。以聚合物PM6為給體，Qx-1和Qx-2為受體的二元有機(jī)光伏體系的能量損失分別降低到0.508 eV和0.482 eV，且兩種體系的VOC均達(dá)到0.9 V以上，同時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)18%以上。該工作揭示了減小重組能對于降低OSCs能量損失的重要性，為進(jìn)一步提高OSCs的效率提供了新策略。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、CAS-CSIRO聯(lián)合項(xiàng)目的支持，并獲得西安交通大學(xué)、北京師范大學(xué)的科研人員的幫助。
a)Y6、Qx-1和Qx-2受體的化學(xué)結(jié)構(gòu)；b)光電轉(zhuǎn)換過程中，不同電子態(tài)之間相互躍遷的重組能變化示意圖；c)理論計(jì)算的三個(gè)受體中不同電子態(tài)之間相互躍遷的重組能；d)效率統(tǒng)計(jì)分布圖；e)不同體系能量損失與效率統(tǒng)計(jì)圖。
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
敢為科技獲基石資本數(shù)千萬融資 加碼能源電力智能監(jiān)測賽道
武漢敢為科技完成數(shù)千萬人民幣融資，基石資本獨(dú)家投資。敢為科技憑借高精度光學(xué)感知與AI融合技術(shù)，打破國外壟斷，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于能源電力...2025-06-18 11:23:38 -
山東出臺50條財(cái)政政策 進(jìn)一步支持民營經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展
山東省財(cái)政廳印發(fā)《進(jìn)一步支持民營經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展若干財(cái)政政策》，提出了10個(gè)方面、50條具體的政策，為民營經(jīng)濟(jì)發(fā)展助力賦能。2025-06-17 10:36:14 -
北京重點(diǎn)領(lǐng)域設(shè)備購置與更新改造貸款貼息政策更新
近日，北京市發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于開展重點(diǎn)領(lǐng)域設(shè)備購置與更新改造貸款貼息的實(shí)施方案》，進(jìn)一步加大對科技創(chuàng)新與研發(fā)等八大重點(diǎn)領(lǐng)域設(shè)備購置與...2025-06-16 11:30:28 -
2025國家自然基金委與蓋茨基金會全球健康合作項(xiàng)目申報(bào)啟動
近日，國家自然科學(xué)基金委員會(NSFC)與蓋茨基金會(GF)發(fā)布2025全球健康合作研究項(xiàng)目指南，在線申報(bào)接收期為2025年6月1...2025-06-16 10:15:59 -
實(shí)驗(yàn)室模型指向地震監(jiān)測新路徑
近日，美國南加州大學(xué)研究人員在《國家科學(xué)院院刊》發(fā)表突破性成果：通過開發(fā)高精度實(shí)驗(yàn)室地震模型，首次將斷層表面微觀接觸面積的動態(tài)變化...2025-06-13 15:56:24 -
光學(xué)儀器廠商Santec LIS收購MOGLabs 進(jìn)軍量子技術(shù)市場
Santec LIS Corporation宣布全資收購澳大利亞量子技術(shù)公司MOGLabs，正式進(jìn)軍量子領(lǐng)域。此次收購將拓展San...2025-06-11 15:06:29
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
