聚合物/富勒烯太阳能电池器件最新研究进展

聚合物太阳能电池具有质量轻、柔性好、生产成本低和易于实现大面积加工等独特优势. 近年来, 以共轭聚合物作为电子给体, 富勒烯及其衍生物作为电子受体的聚合物/富勒烯太阳能电池受到了研究人员的广泛关注, 成为光伏研究领域中的热点之一. 紧扣聚合物/富勒烯光伏体系中的光吸收、激子扩散和解离以及自由载流子输运和抽取等关键科学问题, 从器件结构优化、形貌控制和界面修饰等不同侧面介绍了提高聚合物/富勒烯太阳能电池性能的方法, 讨论了相关机理, 最后对其未来的发展做出了展望.     

Gd2O3:Eu3+的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用均匀沉淀法制备Gd₂O₃:Eu³⁺下转换发光粉, 对其光学特性进行了分析, 并将其应用到染料敏化太阳能电池中, 将电池吸收很弱的紫外光转化为可被染料吸收利用的可见光, 提高了电池的光电流; 通过Gd₂O₃:Eu³⁺的p-型掺杂效应, 使材料的费米能级上升, 增大了电池的开路电压; 同时, 发光层中稀土氧化物的存在不但能降低激发态染料往TiO₂ 导带注入电子的效率, 而且能在电极表面形成一个势垒抑制电荷复合, 对电池的光电流和光电压都有影响. 当Gd 与Ti 的摩尔比为6:100 时, 电池的光电转换效率达到最大值7.01%, 这比没掺发光粉的电池提高了17.4%.     

一种新型的准固态电解质在染料敏化太阳能电池中的应用

用梳状的熔盐型聚合物固化含有机溶剂(如: 乙烯碳酸酯与丙烯碳酸酯混合物、三甲氧基丙腈、N-甲基 烷二酮)的液态电解质, 制备出一种新型的准固态电解质, 并应用于染料敏化太阳能电池中. 通过调节电解质中聚合物的含量, 优化了电解质的各种物理化学性能及组装电池的光电化学参数, 获得了这种新型准固态电解质的最佳组成配方, 准固态电池的光电转换效率达到6.58%(光强100 mW·cm^-2, AM 1.5). 聚合物的加入使电解质由液态转变为准固态, 抑制了有机溶剂的挥发, 提高了染料敏化太阳能电池的稳定性.     

基于PEDOT:PSS对电极的染料敏化太阳能电池

基于聚3,4-亚乙基二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的高透明性和黏合性,添加廉价的石墨粉、碳黑、二甲亚砜、聚乙二醇和少量的聚乙烯吡咯烷酮制备导电浆料,低温处理获得PEDOT:PSS/C对电极.通过扫描电子显微镜、四探针测试仪、太阳电池测试仪,分别测试了碳对电极的表面形貌、电导率、方块电阻及其氧化还原性能和光电性能.实验表明,在80℃真空热处理后的对电极组装的染料敏化太阳能电池光电性能最好,在100mW/cm2的模拟太阳光辐照下,该太阳能电池的光电转换效率达到7.61%,开路电压、短路电流和填充因子分别为0.81V,13.6mAcm2和0.69.     

染料敏化太阳能电池中聚合物电解质的优化

用纳晶TiO₂及离子液体1-甲基-3-丙基咪唑碘盐两种功能添加剂对PEO聚合物准固态电解质进行优化, 提高了电池的光电性能. 用(PEO)₈︰LiI︰TiO₂︰IE︰I₂ = 3︰3︰3︰7︰1(摩尔比)的电解质组装电池, 在100 mW/cm²光强下电池光电转换效率达到3.2%, 与无功能添加剂的电解质相比, 光电转换效率提高8倍. 电解质体系的电导率研究表明, 电池光电性能的提高与体系电导率的增大密切相关.     

配位聚合物[Nd2(C8H5NO4)3·4H2O]∞的单晶结构

报道了具有菱形隧道的配位聚合物:[Nd2（C8H5NO4）3·4H2O]∞的单晶结构.它有两个晶体学独立的金属Nd（Ⅲ）离子中心,每个金属Nd（Ⅲ）离子处于8配位的环境中.8个配位的氧原子中7个氧原子来源于6个5-氨基间苯二甲酸有机配体,另一个氧原子由配位水提供.羧基通过η1,1和η1,3方式连接两个Nd3+.晶体数据:三斜晶系,空间群P1,a=1.03680（5）nm,b=1.66934（15）nm,c=0.88221（14）nm,α=99.754（2）℃,β=111.169（4）°,γ=85.400（4）°.一部分配体在平行于ab面连接金属Nd（Ⅲ）形成分子梯,另一部分配体沿着c轴分子梯构成菱形隧道,同时配位水分子和氨基悬挂在隧道中.     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质的电化学研究

以催化领域广泛使用的微孔“择形”分子筛ZSM5为填料, 通过溶液浇铸法制得PEO-LiClO4-LiZSM5全固态复合聚合物电解质膜. 实验表明LiZSM5的引入可以显著地提高体系的离子电导率, 25℃时PEO₁₀-LiClO₄-10%LiZSM5的离子电导率达到1.4×10^-5 S·cm^-1. 利用交流阻抗-稳态电流相结合的方法对体系的锂离子迁移数进行了测定, 表明掺入LiZSM5后锂离子迁移数明显升高. 电化学稳定窗口实验表明PEO-LiClO₄-LiZSM5复合聚合物电解质在全固态锂离子二次电池领域具有良好的应用前景.     

一种水溶性聚合物与K6[α-P2W18O62]·14H2O 的组装化学

研究了一种水溶性聚合物poly(2-hydroxyl-3-(2-hydroxyethylamino) propyl methacrylate)(PGEA)与一种经典的Dawson 类多酸化合物K₆[α-P₂W₁₈O₆₂]·14H₂O (P₂W₁₈)在pH 4.6的醋酸-醋酸钠(HAc/NaAc)缓冲溶液中的组装化学. 通过Zeta 电位仪、激光粒度散射、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等表征手段研究了PGEA/P₂W₁₈杂化体系的组装过程, 以及PGEA/P₂W₁₈ 体系在不同单位电荷浓度比的电势情况. 此外, 探讨了在溶液中表面净电荷接近零时PGEA 与P₂W₁₈ 的组装过程中粒度大小的变化、平均粒径分布及其杂化体系的表面形貌特征. 结果表明, 由于静电相互作用力的存在, PGEA 和P₂W₁₈ 在10 min 后形成了超分子结构. 随着反应时间的延长, PGEA/P₂W₁₈ 杂化组装的粒径主要分布在120~300 nm 范围内, 并在40 min 后组装趋于稳定, 形成了规整均一的具有类葡萄串状形貌的特征. 深入理解两者之间的组装化学为下一步开展PGEA/P₂W₁₈ 杂化体系的跨膜研究打下了良好的基础.     

配位聚合物[Co2(C3H4N2)4(C10H2O8)]n的晶体结构、磁性及光-电性能

采用溶液热合成方法, 得到了新颖的Co(Ⅱ)配位聚合物单晶体. 它是以[Co₂(C₃H₄N₂)₄(C₁₀H₂O₈)]为重复单元、用均苯四甲酸根为桥而联成的一维无限链状聚合物. 该配合物单晶属三斜晶系, 空间群P 1, ( — ) a = 0.9610(1) nm, b = 0.9684(1) nm, c = 0.7924(1) nm, α = 96.695(9)°, β = 102.741(6)°, γ = 116.551(5)°, V = 0.6236(2) nm³, Z = 2, R₁ = 0.0342, wR² = 0.0990. 表面光电压光谱测试结果表明, 它在300~800 nm范围内, 表现出了较明显的光伏响应带. 另外从该化合物的变温磁化率研究结果可以看出, 该聚合物具有弱的反铁磁物质行为.     

完全不使用贵金属催化剂的碱性聚合物燃料电池

近几十年,燃料电池技术经历了革命式发展,其中一个根本性改变是使用聚合物电解质代替电解质溶液,这使得电池尺寸变得更小而功率密度变得更大.目前,酸性聚合物电解质被广泛使用.尽管已取得很大成功,但基于酸性聚合物电解质的燃料电池严重依赖于贵金     

High efficiency Pb-In binary metal perovskite solar cells

<正>With the support by the National Natural Science Foundation of China,the research team led by Prof.Liao Liangsheng(廖良生)at the Institute of Functional NanoSoft Materials(FUNSOM)of Soochow University collaborated with the research team led by Prof.Gao Xingyu(高兴宇)at Shanghai Institute of Applied Physics(SINAP)of Chinese Academy of Sciences,reported high efficiency Pb-In binary metal     

Stable ZnO/Sb_2Se_3 solar cells with 6% efficiency

正Subject Code:F04 With the support by the National Natural Science Foundation of China,a study from the research group led by Prof.Tang Jiang(唐江)from Wuhan National Laboratory for Optoelectronics(WNLO),Huazhong University of Science and Technology demonstrated 6%efficient and stable Sb_2Se_3 solar cells     

Electron-deficient core fused-ring based non-fullerene acceptor enables over 15% efficiency in single junction organic solar cells

<正>With the support from the National Natural Science Foundation of China and National Key ResearchDevelopment Project of China,the research team led by Prof.Zou YingPing (邹应萍)at the College of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,reported a new nonfullerene acceptor Y6with a fused-ring structure containing electron-deficient benzothiadiazole core,which made a breakthrough     

Efficient perovskite solar cells based on the novel low-temperature processed electron transport layer

正With the support by the National Natural Science Foundation of China,the research team led by Prof.Hou Yu(侯宇)and Prof.Yang Huagui(杨化桂)at the Key Laboratory for Ultrafine Materials of Ministry of Education,School of Materials Science and Engineering,East China University of Science and     

基于BrO3--MnSO4-H2SO4-丙二酸体系的中药电化学指纹图谱

提出了BrO3--MnSO4-H2SO4-丙二酸化学振荡反应体系,在考察各组分浓度对空白体系稳定性和振荡特征参数影响的基础上,获得了黄芪、陈皮、葛根等7种中草药的电化学指纹图谱.结果表明,这些指纹图谱可以用于中草药的分析和鉴别,且快速、准确.并探讨了中草药振荡行为的原因及其机理.     

基于Poly(A)/二氧化硅纳米颗粒的pH可控释放抗肿瘤药物载体

利用异喹啉类生物碱小分子化合物与腺嘌呤(A碱基)在酸性条件结合力下降的特点,以具有良好生物相容性、DNA酶切保护性以及易于生物修饰的二氧化硅纳米颗粒为载体,发展了一种基于聚A链(Poly(A))/二氧化硅纳米颗粒(Poly(A)/SiNPs)的pH可控释放抗肿瘤药物体系.在该体系中,选择了甲氧檗因(coralyne)作为药物模式分子,通过共价修饰方法在二氧化硅纳米颗粒表面修饰Poly(A),获得Poly(A)/SiNPs颗粒,通过A碱基-甲氧檗因-A碱基结合方式构建了甲氧檗因载药体系.采用琼脂糖凝胶电泳、透射电子显微镜以及荧光光谱等方法对载药体系进行了表征,考察了载药体系的稳定性和在不同pH缓冲液中的释放情况,并采用激光共聚焦成像技术和MTT方法分别考察了该体系在Hela细胞内的定位以及杀伤效果.结果表明:Poly(A)被成功修饰在二氧化硅纳米颗粒上后能很好地与甲氧檗因结合,构建甲氧檗因载药体系,该体系在中性条件具有较好的稳定性,而在酸性条件下(pH6),由于甲氧檗因与A碱基的结合力减弱而被释放出来,实现pH的控制释放.细胞成像结果显示,该载药体系能被细胞内吞并聚集于溶酶体内,通过利用溶酶体的酸性环境释放药物,实现了对肿瘤细胞的杀伤.该体系较好地实现了甲氧檗因抗肿瘤药物的装载和释放,为发展这一类抗肿瘤药物的载体提供了新方法.     

一种基于定量驱动策略和18O标记方法的比较蛋白质组学分析平台

定量蛋白质组学技术是一种高通量的蛋白质分析技术, 有望大大推动生物学和医学研究的发展. 最近提出了一种基于定量驱动的定量蛋白质组学分析新策略, 它采用定量和定性分析分开的模式, 先通过液相色谱一级质谱(LC-MS)定量分析确定差异肽段, 然后针对这些差异肽段再做液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)定性分析, 最后通过定性和定量数据的匹配来获得差异蛋白结果. 这种策略被证明可以针对性地鉴定差异肽段, 增加差异蛋白的检测个数. 我们基于该策略和18O标记方法建立了一种新的定量蛋白质组学分析平台. 研究证明了该分析平台在定量蛋白质组学研究中的可行性. 本文还根据此研究在理论上提出了一种新的MS/MS分析的数据依赖模式, 即实时定量依赖的MS/MS离子选择模式.     

非故意掺杂与半绝缘GaN缓冲层上的AlGaN/GaN异质结构的高温电子输运特性

研究了非故意掺杂(UID)与半绝缘(SI)GaN缓冲层(BL)上的Al0.35Ga0.65N/GaN异质结构高温下的电子输运特性,应用Hall效应系统地测量了样品在高温下的电子面密度和电子迁移率随温度变化的关系.实验发现,高温下AlGaN/GaN异质结构的电子迁移率主要受到LO声子散射的作用,其中,UID-BL样品的电子面密度随温度升高而逐渐上升,SI-BL样品的电子面密度则随温度升高呈现先下降再平衡后上升的规律.对相应的未生长AlGaN势垒层的本征GaN薄膜的高温电阻特性分析表明,随着温度的升高,UID-BL样品的电子迁移率受到背景载流子的影响逐渐增大;SI-BL样品的电子迁移率在室温附近受附加位错散射的影响较大,600K以后受背景载流子的影响缓慢增强,这对于研究AlGaN/GaN异质结构器件的高温特性具有很好的参考意义.另外,由理论计算可知,高温下二维电子气(2DEG)逐渐向势垒层和缓冲层内部扩展,电子在第一子带的占据从室温下的86%下降到700K时的81%.