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图1:不同异质结体系中电荷转移速率与电荷驱动力大小的关系
有机半导体异质结是有机场效应晶体管、柔性储能电池和有机光伏电池(Organic Photovoltaic, OPV)等光电子器件领域的关键组成部分。合理地选择给体(Donor, D): 受体(Acceptor, A)异质结,来调控其界面处的动力学过程,可以有效地提高器件的性能。对于OPV来说,光生激子在D/A界面处由于静电驱动力的作用而发生电荷转移,随之分离为自由电荷,进而产生光生电流。迄今为止,人们普遍认为D/A界面处驱动力的大小是决定电荷转移快慢的关键因素,例如,一些报道称在一些聚合物: 非富勒烯受体(Nonfullerene acceptor, NFA)体系中观测到电荷转移过程减慢(皮秒级别),作者将其归因于驱动力较低。然而,由于条件制约,这些研究中都存在两点不足:一是由于复杂的纳米尺度的共混薄膜形貌的存在,激子扩散行为对测量有干扰,导致实验测得的电荷转移速率无法准确地反映D/A界面处的过程;二是研究人员没有对NFA体系中共存的电子转移(Electron transfer)和空穴转移(Hole transfer)两种电荷产生渠道进行区分,而不同的驱动力对应不同的速率。因此,排除共混薄膜形貌影响,得到本征的电荷转移速率和驱动力之间的关系至关重要。
近年来得益于NFA的发展,人们发现在越来越多的聚合物: NFA体系中即便驱动力很小甚至接近零的情况下,仍然可以发生高效的电荷产生,这对同时提高OPV的开路电压(Open-circuit voltage, VOC)和短路电流(Short-circuit current, JSC),进而进一步提升器件的能量转换效率(Power conversion efficiency, PCE至关重要。那么,非富勒烯体系中低驱动力对电荷转移过程究竟会产生怎样的影响,是一个无法避开的研究课题。
Natalie Banerji教授与周二军研究员通过仔细筛选,选取了驱动力仅有0.12 eV且能制备高效率器件的J61:m-ITIC材料组合,设计了三种器件结构(给受体质量比为1:1的本体异质结结构(Bulk heterojunction, BHJ),5:1的稀释本体异质结结构和双层结构)以排除形貌依赖的激子扩散对本征电荷转移速率的影响,通过瞬态吸收光谱(Transient absorption)的表征和分析,证实了本征电荷转移过程不论在何种形貌下都保持在亚皮秒的超快速率。此外,进一步研究多种具有不同驱动力的聚合物:m-ITIC体系发现,电子转移速率都保持在<60 fs(1fs = 10^-15s)量级,但空穴转移速率与驱动力存在明显的正相关。但是,在驱动力低至0.05 eV的体系中,空穴转移过程虽然比电子转移慢的多,却仍然保持在亚皮秒的超快速率。该结果对于理解并打破开路电压和短路电流之间的制约提供了新的机会,同时也表明,在后续的OPV研究中,对新材料的开发可能比形貌调控更为重要。
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近日,经第三方权威机构认证,中国华能集团有限公司(以下简称“中国华能”)自主研发的大面积钙钛矿-晶硅叠层电池转换效率达26.12%(孔径面积1337.4平方厘米),标志着华能在钙钛矿电池技术研发方面取得新突破。该技术由华能清洁能源技术研究院牵头,华清钙钛矿光伏技术(北京)有限公司研发。钙钛矿
12月9日,金阳新能源发布公告,公司及公司全资附属公司尚义县金阳新能源科技有限公司已就其于中国河北省张家口尚义县建设一个新异质结高效200,000千瓦光伏太阳能电池电站项目订立若干协议。集团获分配权利以根据中国适用法律开发该项目,尚义县金阳新能源已成立以承担该项目。目前,尚义县金阳新能源已
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最近,英国班戈大学计算机科学与电子工程学院的TudurWynDavid等研究员提出了一种从有机光伏(OPV)太阳能电池数据中提取信息的机器学习方法。在1850个器件特性、性能和稳定性数据条目组成的数据库的基础上,采用顺序最小优化回归(SMOreg)模型,用以推测太阳能电池稳定性和功率转换效率(PCE)的最大影响因
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太阳能是绿色环保可持续清洁能源,太阳能光伏发电已成为新兴产业。利用晶硅等无机半导体的传统光伏发电造价昂贵,科学家便把目光转向有机材料太阳能电池领域。如何实现更高的光电转化效率,设计制备新的有机光电材料,需要弄清楚发电的微观过程。近日,南京大学物理学院团队的一项最新成果,揭示了高效
为什么HJT转化效率高?异质结电池结构中,P型非晶硅薄膜拥有更宽的禁带宽度,导致了更高的开路电压。VOC与内建电场的电势差VD正相关。内建电场越强,光生载流子能更有效地分离,载流子复合越小。VD是VOC的上限,VD越高,VOC才有高的可能性。由于内建电场的存在,电子在空间电荷区有附加的电势能,使能
晶硅电池转换效率的理论上限?1954年贝尔实验室的CHAPIN等三人发表了第一篇关于硅太阳电池的文章,在这篇文章中就已指出有反射、复合、电阻三方面的因素使电池的效率低于某个上限。早在1961年,WilliamShockley等人根据细致平衡原理在只考虑辐射复合作为电子-空穴对唯一的复合机制的理想情况下,通过
今年3月,光伏市值“一哥”更迭,逆变器龙头阳光电源超越组件霸主隆基绿能,成为总市值最高的光伏企业。事实上,这也一定程度上反映了今年组件、逆变器两大产业链企业的命运曲线。作为光伏系统的两大核心设备,相比组件企业的大面积“失血”,逆变器企业仍旧保持着“赚钱”态势。普遍盈利聚焦逆变器业
在《2025年光伏产业链供给侧改革持续优化,N型技术继续向纵深化发展》上篇中,TrendForce集邦咨询对2025年全球光伏产业链各环节的产能、产出变化进行了讨论。在下篇中,TrendForce将围绕光伏整体供需格局以及技术趋势分别展开分析。供给侧改革持续优化,推动市场供需逐渐形成动态平衡#x2014;#x2014;202
回顾2024年,光伏产业链产能产量实现高比例增长,供需失衡是2024年产业链价格持续下探的根本原因,企业盈利承压下滑,行业竞争激烈。在此情况下,TrendForce集邦咨询对2025年全球光伏产业链发展情况进行分析,2025年产业链各环节的产能、产出会呈现怎样的变化趋势?整体供需格局将如何发展?光伏技术又
在《战火升级,2025年n型格局恐生变?》一文中,就n型竞争格局展开了讨论。实际上,n型三剑客就晶硅电池主流技术争论不休之时,钙钛矿相关企业也在暗自努力,悄悄惊艳。今年以来,大面积钙钛矿组件效率不断取得突破。前不久,纤纳光电8.6MW钙钛矿地面电站并网,标志着钙钛矿商业化进程已显著加快。资本
近日,一道新能联合三峡集团科学技术研究院共同研发的用于钙钛矿/TOPCon四端叠层组件的底电池和组件技术获得重大突破,搭载一道新能双面TOPCon底电池的钙钛矿/晶硅四端叠层组件完成批量出货,开始应用于三峡能源50MW光伏先进技术发电示范基地,其中双面钙钛矿/TOPCon四端叠层组件电站容量为500kW,项目
11月20日,12thbifiPVWorkshopZhuhai2024国际峰会在珠海正式开幕,爱旭股份首席科学家王永谦博士出席题为“BC技术对未来光伏行业的重大影响”的圆桌论坛。他表示:“BC代表的就是单结晶硅电池最终的技术路线,我认为BC技术是最完美的晶硅电池技术。”爱旭选择BC技术并非偶然。因为晶硅的技术路线一直很
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11月29日,天合光能-复旦大学先进光伏技术校企联合实验室(以下简称“联合实验室”)签约揭牌仪式暨学术研讨会在复旦大学举行,此次联合实验室的成立是双方共建光伏科学与技术全国重点实验室之后又一个重要里程碑。(彭慧胜、陈奕峰代表双方揭牌)复旦大学校党委常委、校长助理、科研院院长彭慧胜院士
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11月27日,国家发改委环资司发布关于《拟纳入绿色技术推广目录(2024年版)的技术清单》的公示,光伏建筑一体化用大面积碲化镉发电玻璃、新型光伏建筑一体化技术、光储直柔园区/社区微电网技术、分布式光伏接入配电网关键支撑技术及应用等列入清单。原文见下:关于《拟纳入绿色技术推广目录(2024年版
11月26日,京东方A投资者关系活动记录表发布。关于公司布局钙钛矿项目的原因以及未来展望,京东方A表示,公司布局钙钛矿光伏行业的原因主要有两点,一是新能源行业在未来仍有良好的发展前景和广阔的发展空间,有足够的市场容量支持公司的持续增长;二是从技术原理、器件结构、制造工艺、材料特性等方
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