太阳能null检测 | AEM.侯剑辉团队改善 VOC 耗损突破有机光伏电池效率-光焱科技股份有限公司

方案摘要

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应用领域	能源/新能源
检测样本	太阳能
检测项目
参考标准	符合 ATSM E 1021-15/ ASTM E948/ IEC 60904-8/ IEC 60904-7/ IEC 60904-1

有机光伏电池（OPVs）以其轻薄、柔性、可印刷等优势，在过去几年中吸引了广泛的关注。然而，OPVs 的效率和稳定性仍然落后于传统硅太阳能电池。提高受体材料的电致发光效率，可以有效降低非辐射能量损失，进一步提升有机光伏电池的性能。中国科学院化学研究所侯建辉教授团队近期取得重大突破，通过在受体材料中引入吡咯环，成功合成出具有高电致发光性能的两种中等带隙受体材料：FICC-EH 和 FICC-BO。该研究成果发表在国际顶尖期刊《Advanced Energy Materials》上。

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配置单

光焱科技QE-R量子效率系统
型号：QE-R

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光焱科技REPS新型太阳能电池Voc损耗分析仪
型号：REPS

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方案详情

有机光伏电池（OPVs）以其轻薄、柔性、可印刷等优势，在过去几年中吸引了广泛的关注。然而，OPVs 的效率和稳定性仍然落后于传统硅太阳能电池。提高受体材料的电致发光效率，可以有效降低非辐射能量损失，进一步提升有机光伏电池的性能。

中国科学院化学研究所侯建辉教授团队近期取得重大突破，通过在受体材料中引入吡咯环，成功合成出具有高电致发光性能的两种中等带隙受体材料：FICC-EH 和 FICC-BO。该研究成果发表在国际顶尖期刊《Advanced Energy Materials》上。

吡咯环：提升电致发光的关键

吡咯环是一种有前景的构建单元，其为一种含氮杂环化合物，因共轭结构而形成较高的稳定性和电子迁移率，可以有效提升受体材料的电致发光性能; 另外，吡咯可以聚合形成聚吡咯，此导电聚合物，具有良好的电导率和环境稳定性。而其通过化学修饰或掺杂，电学和光学性能可以得到显着调整，进而增加了在不同应用中的灵活性。然而，目前很少有研究报道基于吡咯的中等带隙受体材料。侯剑辉团队的研究成果，为有机光伏电池的发展提供了新的思路。

高电致发光性能的受体材料
侯剑辉团队合成的两种受体材料 FICC-EH 和 FICC-BO，都表现出强烈的电致发光特性，在有机发光二极体 (OLEDs) 中取得了 0.1% 的量子效率 (QE)，这表明它们具有良好的电致发光性能。

Voc 耗損对于器件效率提升的关聯性

本研究使用光焱科技设备

提升器件效率的关键策略

研究团队通过优化受体材料的分子结构和薄膜形貌，进一步提高了器件的效率和稳定性。

l更长的烷基链： FICC-BO 具有更长的烷基链，这使得薄膜形成过程更加缓慢，有利于形成更清晰的纤维网路形貌和有序的分子堆叠，从而提高了载流子迁移率，抑制了电荷重组。

l降低能量损失：由于电致发光效率的提高，减少了非辐射能量损失，PBQx-TF:FICC-BO 基础的 OPV 电池在 AM 1.5G 下的能量转换效率 (PCE) 达到 12.0%，开路电压 (VOC) 为 1.04 V，在 1000 lux LED 照明下，PCE 达到 25.4%。

Voc 耗損对于器件效率提升的关聯性

开路电压 (VOC) 是衡量太阳能电池性能的重要指标之一，它代表着电池在没有电流输出的情况下所能达到的电压值。VOC 耗损是指器件的实际 VOC 与理论 VOC 之间的差距，它主要由材料的能级排列、界面重组以及热损失等因素引起。

降低 Voc 耗损可以有效提高器件的能量转换效率，而提高受体材料的电致发光效率可以有效降低 Voc 耗损。这是因为，电致发光效率高的受体材料，其非辐射重组损失较少，从而可以有效降低 Voc 耗损。在该研究中，FICC-BO 的高电致发光效率，有效地降低了 Voc 耗损，最终使器件的开路电压达到 1.04 V。

侯剑辉团队在研究中使用了光焱科技 (Enlitech) 的多款设备，为其研究提供了强有力的技术支持。

lSS-X50 AM1.5G 太阳光模拟器：該設備可以模擬真實的太阳光谱，为有机光伏电池提供标准的测试环境，确保测试结果的准确性和可靠性。

lQE-R 光伏/太阳能电池量子效率量测方案：該設備可以測量不同波長光照下器件的外部量子效率 (EQE)，帮助研究人员分析光电转换过程，优化器件结构和材料选择。

lREPS 钙钛矿与有机光伏 Voc 损耗分析系统：該設備可以分析器件的 Voc 損失，帮助研究人员了解器件性能的瓶颈，找到提升效率的方案。

lFTPS 傅立葉轉換光電流測試儀 (FTPS) / 高靈敏度外量子效率 (HS-EQE)：該設備可以測量器件的光電流譜，帮助研究人员分析器件的电荷传输和重组过程。

本文參數圖:

Fig. S12_ 外部量子效率 (EQE) 谱、归一化的电致发光 (EL) 谱以及电致发光外部量子效率 (EQEEL) 。展示了两种材料混合薄膜的光电转换效率和电致发光性能。可以帮助评估器件的整体性能，并分析电致发光效率对器件性能的影响。*本数