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具有纳微分级形态和大光接收角的全聚合物有机太阳能电池

 更新时间:2023-08-04 点击量:555
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主要内容 ABSTRACT


生活环境中的分布式光伏全天以不同的入射角度收集阳光,如需降低对安装外形的要求则需要开发具有更大光接收角的平面太阳能电池。

在这篇文章中,上海交通大学刘烽教授等人通过研究证明将纳米相分离集成在微米表面拓扑结构中的薄膜有机光伏技术是一种理想的解决方案。全聚合物太阳能电池通过新开发的顺序处理,显示出大幅度的分级形态,促进了激子到载流子的转换。

纳米纤维给体-受体网络和微米级光场捕获结构的结合使效率达到19.06%(经认证为18.59%),这是迄今为止全聚合物太阳能电池的最高值。此外,微米大小的表面拓扑结构也有助于形成大的光接收角。与平面形态器件相比,分级形态器件的功率增益提高了30%。这些结果表明,具有分级特征的全聚合物太阳能电池由于其安装要求低,适合分布式光伏的商业应用。


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图1. 表面拓扑的过去和现在及其对器件功能的意义


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图2. 材料和装置性能


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图3. 纳米级原纤维结晶形态特征


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图4. 微尺度表面光学形态特征


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图5. 超快工艺和设备物理特性
材料与方法 MATERIALS AND METHODS
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Keithley 2400 Source在AM1.5G(100mW cm-²)照射下,使用150W太阳光模拟器 DM-40S3(XES-40S3 在室温下测量J-V曲线。Keithley 2400 Source Measure Unit沿−0.2至1V的正向扫描方向测量J–V特性,扫描步长为50mV,停留时间为10ms。


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文献信息 NATURE COMMUNICATIONS

All-polymer organic solar cells with nano-to-micron hierarchical morphology and large light receiving angle

Rui Zeng, Lei Zhu, Ming Zhang, Wenkai Zhong, Guanqing Zhou, Jiaxing Zhuang, Tianyu Hao, Zichun Zhou, Libo Zhou, Nicolai Hartmann, Xiaonan Xue, Hao Jing, Fei Han, Yiming Bai, Hongbo Wu, Zheng Tang, Yecheng Zou, Haiming Zhu, Chun-Chao Chen, Yongming Zhang & Feng Liu*