非富勒烯受体ITIC及其改性材料的有机太阳能电池的器件物理研究

非富勒烯有机受体-共扼聚合物太阳能电池的研究非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究近年来，太阳能电池作为一种可再生清洁能源的利用方式，备受研究者的关注。

在太阳能电池中，有机聚合物作为可拓展、低成本的替代材料，逐渐取代了传统的无机材料。

而在有机聚合物中，非富勒烯有机受体/共扼聚合物体系因其优异的光电转换性能而备受瞩目。

非富勒烯有机受体/共扼聚合物体系以其高效的电荷传输、宽带隙以及可调制的分子结构等特点，被广泛应用于太阳能电池的研究中。

与传统的有机受体（如富勒烯）相比，非富勒烯有机受体的分子结构更加灵活多样，这使得其在吸光特性和电荷传输过程中具有更高的调控性。

同时，非富勒烯体系具有更大的共轭度、更低的带隙能量以及更好的光电转换效率，因此在太阳能电池中展示出了更好的性能。

与非富勒烯有机受体相结合的共扼聚合物是另一个关键因素。

共扼聚合物作为电子传输材料，能够提供更多的电子传输通道，从而有效提高太阳能电池的光电转换效率。

此外，共扼聚合物的添加还可以调控太阳能电池的膜形态，在形成连续的电荷传输通道的同时提高了载流子的迁移率。

在非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究中，除了合适的材料选择外，界面性质的优化也是提高效率的关键。

界面性质的优化可以通过调控过程和材料结构的方式来实现。

例如，通过合理的溶剂选择和处理方法，可以在材料之间形成紧密的接触，提高电子传输效率。

此外，界面材料的引入还可以增加电子传输通道的数量，优化载流子的迁移。

在材料的合成和器件工艺的改进上，目前还有一些挑战与瓶颈需要克服。

例如，非富勒烯有机受体的合成方法复杂，制备成本较高，还需要进一步降低材料成本。

此外，器件的稳定性和尺寸的可扩展性也需要进一步改进。

总结起来，非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池的研究展示出了潜在的高效能源转换性能。

在材料的选择、界面性质的优化以及合成工艺的改进等方面，还存在着一些挑战和需求进一步解决。

通过持续的研究和不断的改进，相信非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池将在未来成为一种重要的可再生能源转换技术综上所述，非富勒烯有机受体/共扼聚合物太阳能电池具有潜力成为一种高效的可再生能源转换技术。

一个飞速发展的领域：非富勒烯有机太阳能电池受体材料屈扬坤;周林;肖胜雄【摘要】Organic solar cells have been extensively investigated in the last decade because they are one of the very important so -lutions to the global energy crisis .While predominant electron acceptor materials for organic solar cell are focused on fullerene and its derivatives,scientists are now more desperately looking for new alternative acceptor materials because fullerene acceptors face the challenges of narrow absorption spectrum ,low solubility,high cost and non-environmental friendly synthesis processes .Non-fullerene electron acceptors have drawn great attention recently and have been widely used in organic solar cells because they have the great advantages of wide absorption spectrum ,high solubility ,precise structural controllability ,and good processability .In this review paper ,we summarize the most significant progresses in the area of non-fullerene organic solar cell acceptors during the last 6 years and we look forward to a bright future of non-fullerene organic solar cells .%有机太阳能电池作为解决能源问题的重要手段之一,2006年以来得到了深入的研究.其电子受体材料较多地局限在富勒烯及其衍生物领域,由于其光谱吸收窄、溶解性差、成本高、生产过程中环境不友好等问题,迫使科学家们寻找新的受体材料.近年来,非富勒烯电子受体材料吸引了科学家们的关注.非富勒烯受体材料的光谱吸收宽,溶解性好,结构可控,易加工等特点决定了其在有机太阳能电池领域有广泛的应用.综述了2011年以来非富勒烯有机太阳能电池受体材料领域的进展,并对其将来的发展进行了展望.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(045)006【总页数】9页(P765-773)【关键词】有机太阳能电池;非富勒烯受体材料;非富勒烯有机光伏器件【作者】屈扬坤;周林;肖胜雄【作者单位】上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234【正文语种】中文【中图分类】O756随着人类社会的不断发展与进步,能源问题与环境问题日益成为摆在人类面前的最大危机.为解决这一危机,科学家们研究发展了很多所谓“清洁能源”.而作为清洁能源中最有发展前景的能源,太阳能日益受到科学家们的关注与青睐.太阳能在不久的将来是最有希望替代化石能源的能源,其最大的优点在于无限的来源和对环境最小的危害.目前,最成熟的、已经商业化的太阳能电池主要是基于硅基材料的无机太阳能电池,但是其具有高成本,生产过程中有严重污染以及不宜制成柔性器件等缺陷.虽然无机太阳能电池具有高达40%的能量转换效率(PCE),但是由于上述缺陷,其常被人称为灰色能源[1-2].有机太阳能电池逐渐进入科学家们的视野.有机太阳能电池(OPVs)分为聚合物太阳能电池(PPVs)和小分子太阳能电池(SM-OPVs).目前,有机太阳能电池常用的结构如图1所示,即为体异质结太阳能电池(bulk-heterojunction solar cell).该种结构的优点在于电子给体材料(Donor)和电子受体材料(Acceptor)在活性层中充分混合,有利于激子的分离.最早的有机太阳能电池可以追溯到20世纪70年代末,柯达公司的Tang[3]使用铜酞菁和苝四酰二亚胺类有机材料组成有机太阳能电池,其效率仅为0.95%,与无机太阳能电池相差较远.随着科学技术的发展与进步,目前,有机太阳能电池的PCE已经超过10%,提高了10倍,特别是2011～2016年,有机太阳能电池蓬勃发展,效率从不到5%提高到10%以上[4].1992年,Sariciftci[5]等在Nature杂志上发表论文,发现将富勒烯(C60)与共轭聚合物充分混合,在光激发下,会发生超快光诱导电子转移现象.自此,富勒烯作为有机太阳能电池的受体材料得到了广泛的研究.2012年,Yang[6]等首次报道了富勒烯作为受体材料制作串联叠层OPV器件,得到PCE大于10%的聚合物太阳能电池.香港理工大学的颜河等[7]在2016年报道了一例基于富勒烯衍生物的单层体异质结OPV器件(PffBT4T-C9C13:PC71BM),其PCE达到11.7%.但是富勒烯及其衍生物具有光谱吸收窄、溶解性差、成本高、生产过程中环境不友好等问题,严重制约了有机太阳能电池的进一步发展.因此,发展其他类型的受体材料成为科学家们的目标.近年来,科学家们设计合成了多种多样的小分子受体材料,此类材料具有结构明确、可控性强的等特点,其光谱吸收可以通过调控其结构来进行调节.本文作者综述了2011～2016年非富勒烯有机太阳能电池的发展,并对其将来的发展进行了展望. 2011～2016年,非富勒烯有机太阳能电池领域发展迅速,本文作者以fullerene-free和non-fullerene为关键词在scifinder上查询,发现在2011～2016年这6年里,2011年有4篇相关文献,2012年没有相关文献,2013年6篇,2014年17篇,2015年31篇,2016年1～8月有38篇.可以发现,本领域的发展极其迅速.并且,非富勒烯有机太阳能电池的电池效率也迅速提高(图2).从图2中可以清楚的看到,非富勒烯有机太阳能电池的PCE从2011～2016年提高了一个数量级,已经达到商用太阳能电池的标准[1].可以预见,在不久的将来,非富勒烯有机太阳能电池将会走进千家万户,提供清洁无污染的电能.下面分别对几类新型非富勒烯有机太阳能电池受体材料的最新进展进行介绍.1.1 酰胺类电子受体材料由于羰基具有极强的拉电子作用,酰胺类材料具有明显的N型半导体材料的性质,在有机场效应晶体管领域被深入地研究.Tang[3]在20世纪七八十年代对这类材料的有机电子性能做出了开创性工作.那么能否将这类材料应用在有机太阳能电池受体材料领域呢？答案是肯定的.近年来研究最为深入的电子受体材料即为酰胺类电子受体材料,特别是萘四酰亚二胺(NDI)和苝四酰亚二胺(PDI)(图3).NDI和PDI具有4个羰基,拉电子效果明显,是良好的有机电子受体材料,并且可以通过修饰R基团以及苯环来改变其溶解性和光谱吸收,它们的稠环体系使得它们具有良好的π-π堆积性质,这对有机太阳能电池形貌学具有十分重大的意义.1.1.1 NDI类电子受体材料萘四酰亚二胺与苝四酰二亚胺相比,苯环上氢的空间位阻较小,能通过Stille偶联等反应与噻吩等具有优异电子性能的基团链接,并且能形成聚合物,这使得NDI能通过噻吩等基团桥联形成电子受体聚合物,并与聚噻吩等给体聚合物形成全聚合物有机太阳能电池(all-polymer organic solar cells).Yan[8]等在2009年发展了一种电子受体材料P(NDI2OD-T2),亦被称之为N2200(图4).Jung[9]等使用DTP-DPP)(图5)为电子给体材料,分别和PC71BM和P(NDI2OD-T2)混合制成有机太阳能电池,PCE分别达到6.88%和4.82%.这是截止目前,NDI类电子受体材料达到的非叠层OPV的最高PCE之一.另一个NDI类电子受体的例子是将NDI与两种不同的噻吩类化合物同时做Stille 偶联反应,得到三种不同的聚合物,其化学结构如图6所示.Li等[10]将这种混合物与PTB7-Th进行混合制备非叠层OPV,其PCE值达到4.86%.在非富勒烯电子受体的研究刚起步之时,科学家们大量使用P3HT和PTB7-Th等基于富勒烯及其衍生物发展的电子给体材料.随着研究的深入,科学家们开始根据非富勒烯的结构与性质,研究电子给体材料.Kim等[11]使用N2200与PDBTTT-C和PDBTTT(图7)CT两种聚合物给体材料制备全聚合物太阳能电池,发现由于这两张不同的聚合物有不同的侧链,导致其堆积方式不同,进一步导致器件的形貌不同,其PCE 值分别为1.56%和2.78%.这为进一步发展不同的给/受体材料提供了思路.1.1.2 PDI类电子受体材料PDI类电子受体材料是研究最为深入彻底的小分子电子受体材料.以PDI类材料制作的电池的PCE值,从Tang[3]于1985年得到的0.95%一直发展到Nuckolls等[12]于2015年得到的8.30%.PDI类材料何以吸引众多科学家的目光？简单地对其化学结构进行分析.如图3所示,PDI类材料可以使用不同的R基团,来调控其不同的溶解性和堆积性能,而湾位可以连接不同的取代基来调控其能级,并且可以通过共价键将PDI单元连接成寡聚物以增大其共轭程度,改变其吸收光谱.Nuckolls等[12]以溴取代PDI和反式-1,2-双(三丁基锡)乙烯为底物,通过Stille偶联反应连接成寡聚物,接下来通过Mallory 光环化反应,使其达到共轭结构,得到h-PDI(图8).将h-PDI与PTB7-Th制成体异质结太阳能电池,优化条件,得到最高的PCE值为8.30%.这是PDI类电子受体材料达到的最高PCE值之一.这种材料能达到较高PCE值的原因在于:首先,合适的R基团保证了其溶解性能;其次,共轭平面的扭曲和R基团共同限制了其堆积方式,使其能与PTB7-Th形成较好的共混程度,有利于激子的产生和分离.其后的研究也较多地关注于对共轭平面的破坏,减少堆积程度.另一种抑制PDI单元聚集的方式为在PDI单元中间用噻吩基团隔开,即“PDI-噻吩-PDI”模式.Yao[13]等设计了一种噻吩取代的苯并噻吩连接的PDI类电子受体材料(图9).与PBDTTT-C-T混合制成OPV器件,其最高PCE值达到4.03%,是当时PCE最高的非富勒烯有机太阳能电池.在上述结构中,噻吩单元与PDI单元是以单键的形式连接的,单键的旋转程度较大,不利于控制器件的形貌.Zhong等[14]将噻吩单元与PDI单元通过FeCl3氧化关环,2个PDI单元共轭成1个大平面,大幅度降低2个PDI单元之间的二面角,得到FPDI-T(图10).将FPDI-T与PTB7-Th混合制成OPV器件,PCE值达到6.72%,比未关环的PDI-T(3.68%)提高了近一倍.1.1.3 其他酰亚胺类电子受体材料酰亚胺类电子受体材料的电子性能十分优异,关键在于羰基的拉电子效应,科学家们将酰亚胺单元连接在一些其他基团上.Hwang等[15]将酰亚胺单元与稠环单元连接形成DBFI-EDOT(图11),然后将其与PSEHTT和PBDTT-FTTE混合,制成OPV器件,其PCE值达到8.52%.1.2 芴及其衍生物类电子受体材料芴类化合物由于其独特的结构,即刚性平面联苯结构,有着优异的光电性能,在电致发光(LED)等领域有广泛的应用[16].从结构上看(图12),芴类化合物的2、7、9位非常活泼,能引入很多修饰基团,这使得芴类化合物在很多领域有着潜在的应用前景,如有机电致发光(OLED)、生物传感等领域.芴类化合物有较高的化学稳定性和热稳定性,并且有较高的带隙能、空穴传输率和荧光量子产率.这意味着芴类化合物在OPV领域有广泛的应用.南开大学的陈永胜等以二辛基芴为核设计了一种DICTF[17]电子受体类材料(图13),辛基的引入提高了其溶解性,两端的噻吩取代基调整了其电子结构.将DICTF与PTB7-Th混合制成体异质结OPV,其PCE值为7.93%.北京大学的占肖卫等基于芴类化合物,设计发展了IEIC[18]和ITIC[19]类电子受体材料(图14).这两种化合物,特别是ITIC的设计合成综合体现了近年来科学家们对非富勒烯受体材料的理解.首先中心的稠环体系提供了较好的电子传输性能和基本的光电子性能,其次,两个芴类单元提供了化合物的溶解性,降低了自堆积趋势有利于形成较好的活性层形貌,最后,两端的强吸电子基团扩展了化合物的光谱吸收范围.这三个条件基本上涵盖了小分子电子受体材料的所有必须条件.占肖卫[18-19]等使用PTB7-Th分别与IEIC和ITIC复合,得到的OPV的PCE值分别达到了6.31%和6.8%,其中PTB7-Th:ITIC的6.8%是当时非富勒烯有机太阳能电池的最高纪录.中国科学院化学研究所的侯剑辉等[20]使用该组于2013年开发的给体材料PBDB-T(图15)与ITIC复合,得到PCE值为11.21%.这是目前为止,非叠层非富勒烯有机太阳能电池的最高纪录,这已经与聚合物:富勒烯太阳能电池的纪录11.7%[7]相差无几.这对于非富勒烯有机太阳能电池的研究者而言无疑是一个巨大的鼓舞.占肖卫等[21]在ITIC的基础上进一步发展了ITIC-Th(图16),即将侧链上的苯基替换为噻吩.与ITIC相比,ITIC-Th在近红外与可见光范围内的吸收更强,能级更低,电子迁移率更高.PDBT-T1:ITIC-Th的PCE值达到9.6%,这也接近有机太阳能电池商用标准(10%).1.3 苯并噻二唑类电子受体材料苯并噻二唑基团(图17)是平面刚性结构的,具有强烈的拉电子效应、较高的稳定性,能与给电子基团连接形成D-A型电子受体材料,这类电子受体材料具有低带隙、宽吸收的优点.常用的给电子基团为噻吩类基团,还可以直接用芴类基团进行修饰.Fu等[22]在F4TBT(图17)的基础上,制成寡聚物F4TBT4,与F4TBT相比,寡聚物的结构明确,相对较短的结构避免了聚合物中复杂的二级结构和三级结构,在P3HT:F4TBT4中,与P3HT:F4TBT相比,活性层的相分离效果更好,域的范围较大.在相同条件下,P3HT:F4TBT4的PCE值达到4.12%,是P3HT:F4TBT(1.86%)的2倍多.这为提高全聚合物太阳能电池提供了新思路.有机太阳能电池近几年来得到飞速的发展,无论是富勒烯及其衍生物类还是非富勒烯类有机太阳能电池的PCE均已超过商业化的标准(10%),而相对与富勒烯类有机太阳能电池,非富勒烯类有机太阳能电池的成本更低,吸收更宽,前景更好.之前研究人员对于非富勒烯太阳能电池并不十分重视,研究时所用给体材料基本沿用富勒烯类太阳能电池领域所发展的给体材料,但是近年来,越来越多地研究人员将注意力放在非富勒烯类电子受体材料上,也为针对这类材料发展了响应的给体材料. 理论化学家们也将目光投向了非富勒烯OPV这一领域.之前的理论研究更多的局限在带隙、能级差等领域,但是随着计算水平的提高,理论工作者已经开始对形貌进行动力学分析,而形貌优化对提高太阳能电池的效率有显著作用.目前,在基础研究领域,非富勒烯有机太阳能电池的研究热点在于:1)发展新型电子受体材料;2)活性层形貌对电池效率的影响;3)提高载流子分离传输速率;4)过渡层对电池效率的影响;5)卷对卷(roll-to-roll)生产模式的应用等.作者认为目前的研究要点在于基于形貌、载流子、过渡层的研究,发展一类合成简单(不超过3步)、符合绿色化学理念的电子受体材料.目前限制非富勒烯有机太阳能电池应用的主要因素为:1)稳定性差.非富勒烯OPV 在化学稳定性和光稳定性上的表现尚有提升空间;2)合成步骤多.从上文中可以看到,目前所研究的电子受体材料的结构比较复杂,需要多步合成,成本高,不利于工业生产;3)研究人员少.目前,大量的研究人员将着重点放在发展新型电子给/受体材料,并没有深入思考所研究的给/受体是否拥有工业化前景,仅仅将目标放在实验室条件下制备PCE较高的有机太阳能电池.虽然有种种问题,但是随着科学家们的深入研究,非富勒烯有机太阳能电池的商业化生产大有可为.【相关文献】[1] 贺庆国,胡文平,白凤莲.分子材料与薄膜器件 [M].北京:化学工业出版社,2010.He Q G,Hu W P,Bai F L.Molecular materials and thin film devices [M].Beijing:ChemicalIndustry Press,2010.[2] 纳尔逊.太阳能电池物理 [M].上海:上海交通大学出版社,2011.Nelson J.The physics of solar cells [M].Shanghai:Shanghai Jiao Tong University Press,2011.[3] Tang C W.Two-layer organic photovoltaic cell [J].Applied PhysicsLetters,1985,48(2):183-185.[4] Liu Y,Zhao J,Li Z,et al.Aggregation and morphology control enables multiple cases of high-efficiency polymer solar cells [J].Nature Communications,2014,5:5293.[5] Sariciftci N S,Smilowitz L,Heeger A J,et al.Photoinduced electron transfer from a conducting polymer to buckminsterfullerene [J].Science,1992,258(5087):1474-1476. 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非富勒烯受体有机光伏体系的激发态动力学
张圣兵;张春峰
【期刊名称】《物理学进展》
【年(卷),期】2022(42)1
【摘要】受益于非富勒烯受体的不断发展,近年来有机光伏器件的性能得到长足进步。

传统富勒烯受体有机光伏体系下建立起来的电荷拆分和能量损耗模型,不完全
适用于非富勒烯受体体系。

我们利用超快光谱学方法,发现在模型体系中,非富勒烯
受体畴内非局域激发态代替界面电荷转移态介导了电荷拆分的空穴转移通道,在很
小的驱动能下实现高效电荷拆分。

非富勒烯体系中双分子复合过程在能量损耗中扮演重要角色,分子氟化设计可以改变能级排列,抑制双分子复合产生的三线态,从而抑制损耗。

分子间相互作用调控关键能级位置,可用以调控非富勒烯光伏体系光电流
产生机制,有效抑制损耗通道,进一步提升有机光伏体系的效率。

【总页数】7页(P27-33)
【作者】张圣兵;张春峰
【作者单位】江苏省通州高级中学;南京大学物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ317;TM914.4
【相关文献】
1.光电转换率超过12%的含氯非富勒烯受体基有机光伏器件
2.光电转换率超过12％的含氯非富勒烯受体基有机光伏器件
3.苯环侧链喹喔啉非富勒烯受体的合成及光
伏性能4.GW/BSE级别下的非绝热动力学模拟揭示桥连化学键对调控酞菁锌-富勒烯给体-受体复合物激发态弛豫过程的重要作用5.非富勒烯有机光伏体系三线态损耗通道的分子氟化调控
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非富勒烯有机太阳能电池
非富勒烯有机太阳能电池是一种新型的有机太阳能电池，与传统的富勒烯有机太阳能电池相比，具有更高的光电转换效率和更好的稳定性。

富勒烯有机太阳能电池是目前应用最广泛的有机太阳能电池，其主要原理是利用富勒烯作为电子受体，将太阳能转化为电能。

然而，富勒烯有机太阳能电池存在着一些问题，如光吸收范围窄、电子传输速度慢、稳定性差等。

非富勒烯有机太阳能电池则采用了新型的电子受体材料，如PTB7-Th、PBDTTT-EFT等，这些材料具有更宽的光吸收范围和更好的电子传输性能，从而提高了光电转换效率。

同时，非富勒烯有机太阳能电池还采用了新型的电子给体材料，如ITIC、IEICO等，这些材料具有更好的稳定性和更长的寿命。

非富勒烯有机太阳能电池的研究还处于起步阶段，但已经取得了一些重要的进展。

例如，2018年，中国科学院化学研究所的研究团队报道了一种新型的非富勒烯有机太阳能电池，其光电转换效率达到了12.25%，比传统的富勒烯有机太阳能电池有了显著的提高。

非富勒烯有机太阳能电池具有广阔的应用前景，可以用于太阳能电池板、智能手机、电子书、电子纸等领域。

随着技术的不断进步和研究的深入，相信非富勒烯有机太阳能电池将会成为未来太阳能电
池领域的重要发展方向。

非富勒烯受体材料非富勒烯受体材料是当今有机太阳能电池领域中备受关注的一类新型有机材料。

与传统的富勒烯材料相比，非富勒烯受体材料具有很多优点，如更低的光电子失配、更高的吸收系数、更好的电子迁移和互作用、更好的光化学稳定性和更好的机械强度等。

因此，非富勒烯受体材料被认为是开发高效稳定的有机太阳能电池的重要方向之一。

非富勒烯受体材料主要是指那些不含富勒烯结构的有机分子，例如芴基、喹啉基、苯并咔啉基、噻吩基、三嗪基、吡啶基等。

这些材料具有广泛的化学结构和多样化的电子特性，可以在一定程度上调节其光电属性，从而实现对太阳能电池性能的优化。

非富勒烯受体材料通常与另一种有机分子，受体材料共同组成电池的活性层。

相比于富勒烯受体材料，非富勒烯受体材料可以提供更好的电子传输性能和光化学稳定性，从而带来更高的光电转换效率和更好的长期稳定性。

到目前为止，非富勒烯受体材料已经在有机太阳能电池中取得了令人瞩目的进展。

例如，采用非富勒烯受体材料作为活性层的有机太阳能电池的光电转换效率已经从不到1%上升到了超过17%，与传统的富勒烯受体材料相比性能得到了巨大的提升。

同时，非富勒烯受体材料还可以实现更低的成本、更好的机械可加工性和更好的大面积可制备性等优点，因此在工业化应用中具有更广阔的前景。

尽管非富勒烯受体材料在有机太阳能电池领域中已经取得了重要进展，但是与富勒烯受体材料相比，非富勒烯受体材料还存在一些问题亟待解决。

例如，非富勒烯受体材料的合成工艺比较复杂、成本较高，且还存在光稳定性和电池性能的不稳定性等问题。

因此，未来需要进一步探索新的非富勒烯受体材料的合成方法和改善其稳定性，以便更广泛地应用于光电器件领域。

总的来说，非富勒烯受体材料是有机太阳能电池领域中备受关注的一类新型材料。

它们不仅具有优异的光电性能，而且具有更低的成本、更好的可加工性和更广泛的应用前景。

未来的研究方向应该是进一步寻找新型非富勒烯受体材料，并探索高效稳定的制备方法和优化电池性能的方式，以便将这些材料更广泛地应用于有机太阳能电池领域。

《基于Y6非富勒烯受体光伏和忆阻器件界面问题及性能优化研究》篇一基于Y6非富勒烯受体光伏与忆阻器件界面问题及性能优化研究一、引言近年来，随着科技的不断进步，Y6非富勒烯受体光伏器件和忆阻器件在光电子领域中受到了广泛的关注。

Y6非富勒烯受体材料因其独特的光电性能和良好的稳定性，在光伏器件中具有巨大的应用潜力。

然而，在光伏器件和忆阻器件的界面问题以及性能优化方面仍存在诸多挑战。

本文将针对基于Y6非富勒烯受体的光伏和忆阻器件界面问题展开研究，并提出相应的性能优化策略。

二、Y6非富勒烯受体光伏器件界面问题（一）界面结构与能级匹配Y6非富勒烯受体光伏器件的界面结构对光电器件的性能具有重要影响。

界面处能级匹配问题直接关系到电荷传输效率及器件的稳定性。

目前，界面处存在的能级不匹配问题会导致电荷传输过程中产生较大的能量损失，进而影响光伏器件的效率。

（二）界面缺陷与电荷复合界面缺陷是影响Y6非富勒烯受体光伏器件性能的另一个关键因素。

界面处的缺陷可能导致电荷复合，降低光电器件的开路电压和填充因子，从而影响其光电转换效率。

此外，界面缺陷还可能引发器件的稳定性问题。

三、Y6非富勒烯受体忆阻器件界面问题（一）界面电阻与导电性能Y6非富勒烯受体在忆阻器件中应用时，其与其它材料组成的界面电阻直接关系到忆阻器件的导电性能。

界面的电阻对忆阻效应的产生及维持具有重要意义，合适的界面电阻可以保证忆阻器具有良好的开/关比和稳定性。

（二）界面材料兼容性Y6非富勒烯受体与其它材料之间的兼容性是影响忆阻器件性能的另一个关键因素。

不同材料之间的界面相互作用可能影响电荷传输过程，进而影响忆阻器的性能。

因此，选择合适的界面材料对提高忆阻器性能具有重要意义。

四、性能优化策略（一）优化界面结构与能级匹配针对Y6非富勒烯受体光伏器件的界面问题，可以通过优化界面结构、调整能级匹配等方式来提高电荷传输效率。

例如，通过引入适当的界面修饰材料或调整器件制备工艺来改善能级匹配问题。

《基于Y6衍生物非富勒烯基有机太阳能电池热稳定性研究》篇一一、引言随着科技的进步和环保理念的普及，可再生能源的开发与利用日益受到重视。

其中，有机太阳能电池（Organic Solar Cells, OSC）因其具有轻质、可弯曲、成本低廉等优势，近年来受到了广泛的关注。

非富勒烯基有机太阳能电池（Non-fullerene Organic Solar Cells）以其更高的能量转换效率和良好的热稳定性成为研究的热点。

本篇论文主要研究基于Y6衍生物的非富勒烯基有机太阳能电池的热稳定性，探讨其性能与稳定性之间的关系。

二、文献综述近年来，非富勒烯基有机太阳能电池的研究取得了显著的进展。

其中，Y6衍生物因其良好的光电性能和稳定性，被广泛应用于此类太阳能电池中。

然而，其热稳定性仍需进一步研究。

目前，国内外学者对非富勒烯基有机太阳能电池的热稳定性进行了大量研究，包括材料设计、器件结构优化等方面。

这些研究为提高太阳能电池的热稳定性提供了理论依据和实践经验。

三、研究内容本研究以Y6衍生物为研究对象，通过制备基于Y6衍生物的非富勒烯基有机太阳能电池，对其热稳定性进行深入研究。

具体包括以下几个方面：1. 材料选择与合成本实验选择Y6衍生物作为关键材料，对其进行合成和表征。

采用紫外可见光谱、电化学性能测试等方法对Y6衍生物的物理化学性质进行评估。

2. 器件制备与性能测试采用适当的制备工艺，将Y6衍生物与其他关键材料组合，制备成非富勒烯基有机太阳能电池。

通过J-V曲线、EQE等测试手段，评估太阳能电池的光电性能。

3. 热稳定性研究对制备的太阳能电池进行热稳定性测试，包括高温环境下的性能变化、热失重等实验。

通过对比实验结果，分析Y6衍生物在高温环境下的稳定性及对太阳能电池性能的影响。

四、实验结果与讨论1. 材料表征结果通过紫外可见光谱、电化学性能测试等手段，发现Y6衍生物具有良好的光电性能和化学稳定性，适合用于制备非富勒烯基有机太阳能电池。

《基于Y6非富勒烯受体光伏和忆阻器件界面问题及性能优化研究》篇一基于Y6非富勒烯受体光伏与忆阻器件界面问题及性能优化研究一、引言随着科技的不断进步，非富勒烯受体光伏器件以及忆阻器件作为新一代电子设备的重要组成部分，在光电器件领域的应用日益广泛。

Y6非富勒烯受体材料因其独特的光电性能和低成本特性，在光伏器件中展现出巨大的应用潜力。

然而，其在与忆阻器件界面结合过程中仍存在诸多问题，制约了器件整体性能的发挥。

本文将重点研究基于Y6非富勒烯受体的光伏和忆阻器件的界面问题，并提出相应的性能优化策略。

二、Y6非富勒烯受体光伏器件概述Y6非富勒烯受体光伏器件以其高效率、低成本、环境友好等优点受到广泛关注。

Y6材料在光伏器件中的应用，极大地提高了光电转换效率。

然而，在实际应用中，Y6材料与其它材料之间的界面问题成为制约其性能发挥的关键因素。

三、界面问题及影响（一）界面能级不匹配Y6材料与其他材料之间的能级不匹配是导致界面问题的重要因素。

这种不匹配会导致电荷传输过程中的能量损失，进而影响光伏器件的效率和稳定性。

（二）界面缺陷和杂质界面处的缺陷和杂质会严重影响电荷的传输和分离，导致光伏器件性能下降。

此外，这些缺陷还可能成为复合中心，进一步降低光电转换效率。

（三）界面化学反应Y6材料与其他材料在界面处可能发生化学反应，形成不利于电荷传输的化合物。

这些化合物会降低光伏器件的性能，甚至导致器件失效。

四、性能优化策略（一）界面工程优化通过界面工程优化，改善Y6材料与其他材料之间的能级匹配，减少能量损失。

同时，通过表面修饰、引入中间层等方法，降低界面处的缺陷和杂质，提高电荷传输效率。

（二）材料选择与改良选择与Y6材料相容性好的其他材料，以改善能级匹配和减少界面反应。

同时，对Y6材料进行改良，提高其与其他材料的相容性，降低界面处的能量损失。

（三）工艺优化通过优化制备工艺，如控制薄膜厚度、改善热处理条件等，降低界面处的缺陷和杂质，提高光伏器件的性能。

非富勒烯有机太阳能电池小分子受体材料的合成与研究非富勒烯有机太阳能电池小分子受体材料的合成与研究引言：太阳能作为一种可再生能源，一直被人们广泛关注。

而有机太阳能电池作为太阳能转化存储的有效手段，正成为研究的热点。

近年来，对非富勒烯有机太阳能电池的研究逐渐兴起。

非富勒烯有机太阳能电池以其较高的光电转化效率和较宽的光谱吸收范围而备受瞩目。

本文将介绍非富勒烯有机太阳能电池中的小分子受体材料的合成与研究进展。

1. 非富勒烯有机太阳能电池的优势传统有机太阳能电池的受体材料一直以富勒烯为主，但富勒烯材料的合成成本高昂，并且在提高效率和光谱吸收范围上存在一定的局限。

因此，寻找替代富勒烯材料成为了研究的重点。

非富勒烯有机太阳能电池通过引入合适的小分子受体材料，克服了传统有机太阳能电池的局限性，具有较高的光电转化效率和更宽的光谱吸收范围。

此外，非富勒烯有机太阳能电池还具有可调制性、柔性和适应性强等特点，为实现太阳能电池的可大规模制备提供了新的途径。

2. 非富勒烯有机太阳能电池中的小分子受体材料的合成方法小分子受体材料是非富勒烯有机太阳能电池的关键组成部分，其合成方法直接影响到太阳能电池的性能。

目前，常用的合成方法包括有机合成、金属有机化学和点击化学等。

有机合成方法主要是通过化学反应来构建分子结构，可以调整分子的骨架结构和侧链组成，改变其吸收光谱和电子亲和性。

金属有机化学方法主要是通过金属配合物的形成来改变分子的电子结构和光物理性质。

点击化学方法则是利用“绿色合成”策略，通过特殊的反应条件实现高效、高产率的目标产物合成。

这些合成方法的发展为非富勒烯有机太阳能电池提供了多样化的受体材料选择。

3. 非富勒烯有机太阳能电池小分子受体材料的研究进展近年来，非富勒烯有机太阳能电池小分子受体材料的研究取得了较大的进展。

科研人员通过不断调整小分子的分子结构、配体基团和侧链结构，提高了小分子受体的光电转化效率和稳定性。

研究人员还发现，在小分子受体与电子受体之间形成策略性的非共价相互作用，可以进一步提高光电转化效率。

第41卷第12期2020年12月发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCEVol.41No.12Dec.,2020文章编号：1000-7032(2020)12-1598-16非富勒烯有机太阳能电池研究进展:从器件物理到磁场效应张彩霞，张湘鹏，张家豪，王恺*(北京交通大学理学院，光电子技术研究所，发光与光信息教育部重点实验室，北京100044)摘要：非富勒烯受体(NFA)材料是现阶段非常受欢迎的有机光电材料之一。

基于非富勒烯受体的有机体异质结(BHJ)太阳能电池发展迅速，其单结能量转换效率(PCE)现已达到18%。

有机半导体中单线态与三线态在磁场作用下的相互转换会影响其电子-空穴的解离与复合，从而对光伏性能有一定的影响。

此外，三线态激子寿命和扩散距离较长，三线态-电荷反应的几率较大，增加光电流，使得三线态材料对于光伏性能的提高具有一定的作用。

因此，本文主要从以下几个方面对非富勒烯有机太阳能电池进行叙述,首先讨论了有机太阳能电池中电荷分离、重组及能量损失对开路电压的影响;其次总结了有机太阳能电池磁场下自旋依赖的光物理过程及三线态材料在有机太阳能电池中的应用,了解二者对提高光伏性能的影响;最后对有机光伏性能的进一步提高以及有机半导体磁场下的自旋问题进行了展望。

关键词：非富勒烯有机太阳能电池；电荷分离与重组；能量损失；磁场效应；三线态受体材料中图分类号：TM914.4文献标识码：A DOI：10.37188/CJL.20200314Advances in Non-fullerene Organic Solar Cells:from Device Physics to Magnetic Field EffectsZHANG Cai-xia,ZHANG Xiang-peng,ZHANG Jia-hao,WANG Kai*(Key Laboratory qf厶uminescence and Optical Information,Ministry qf Education,Institute of Optoelectronic Technology,School of Science,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China)*Corresponding Author,E-mail:kaiwang@Abstract:Non-fullerene acceptor materials are one of the most popular organic optoelectronic mate­rials at present anic bulk heterojunction(BHJ)solar cells based on non-fullerene accep-tors(NFAs)have been developing rapidly,and their single-junction power conversion efficiencies (PCE)have reached18%.The mutual conversion between singlets and triplets in organic semicon­ductors under the magnetic field will affect the dissociation and recombination for electrons and holes,thereby will have a certain impact on the photovoltaic performance.Moreover,the triplet excitons have a longer lifetime and diffusion distance,as well as higher probabilities for the triplet­charge reaction,which gives rise to the photocurrent,so that the triplet material has a certain effect on the improvement of photovoltaic performance.Thus,this article mainly discusses non-fullerene organic solar cells from the following aspects.Firstly,to discuss the effect of charge separation, recombination and energy loss on the open-circuit voltage；secondly,to talk about the spin-depend­ent photophysical process for the organic solar cells under the magnetic field and the application of the triplet materials in organic solar cells,both of which influence the improvement of photovoltaic 收稿日期：2020-10-20；修订日期：2020-11-02基金项目：国家自然科学基金(61634001,L1601651,11942413)；科技部国家重点研发计划国际间合作项目(2019YFE0108400)资助Supported by National Natural Science Foundation of China(61634001,U1601651,11942413)；Intergovernmental CooperationProject,National Key Research and Development Program,Ministry of Science and Technology,China(2019YFE0108400)第12期张彩霞，等：非富勒烯有机太阳能电池研究进展:从器件物理到磁场效应1599performance；finally,a prospective for further improvements of the organic photovoltaic performance and the spin problem under the organic semiconductor magnetic field will be given.Keywords：non-fullerene organic solar cells；charge separation and recombination；energy losses；magnetic field effects；triplet acceptor materials1引言非富勒烯受体(Nonfullerene acceptors,NFAs)分子具有合成相对简单、易于纯化、带隙可调节等优点,成为非常有潜力的有机光电材料之一，在半透明［1］、柔性［2-3］有机太阳能电池(Organic solar cells,OSCs)方面具有重要的研究意义和应用前景。