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通过光伏作用将太阳能或其他光能直接转换为电能的有机材料。
可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶...
1、入射光在有机聚合物中的吸收; 2、 产生激子; 3、激子向给体/受体界面的扩散; 4、激子在给体/受体界面上的电荷分离,产生给体HOMO能级上的空穴和受体LUMO上的电子;...
光伏材料 光伏材料【solarcellmaterials】能将太阳能直接转换成电能的材料。光伏材料又称太阳电池材料,只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaA...
内蒙古中环光伏材料有限公司
公司从事绿色可再生能源太阳能电池用单晶硅材料产业化工程项目建设。
光伏材料与技术国家重点实验室顺利通过验收
河北英利集团承担的光伏材料与技术国家重点实验室通过了科技部组织的验收,成为我国光伏行业首个成功获得验收的国家级重点实验室。验收会议邀请了中科院化学所江雷院士等9位国内知名专家。科技部基础研究司基地处、基础研究管理中心有关负责同志,河北省科技厅副巡视员陈卫滨出席验收会。通过审阅相关资料及现场实地查看,专家组认为,光伏材料与技术国家重点实验室圆满完成了建设计划任务书规定的任务,实现了建设目标。
《有机光伏材料的模拟、计算与设计》系统讲述了计算和预测有机光伏材料关键参数的理论和方法。主要内容为量子力学基础理论即波函数和密度泛函理论,有机光伏的发展简史,有机分子建模和结构优化,计算其分子前线轨道和能隙、给体受体开路电压,电子吸收光谱计算与模拟,介电常数和激子结合能的预测,运用Marcus理论计算电子跃迁速率和电荷复合速率及电子和空穴迁移率。基本涵盖了有机光伏材料的所有关键参数和性能预测。
《有机光伏材料的模拟、计算与设计》可供从事有机光伏材料计算和实验的研究人员参考,也可作为大学三、四年级的选修课或是研究生(硕士、博士)课程的参考书。
有机太阳能电池(OSCs)具有轻质、柔性、低成本等优势,具有广泛的应用潜力。目前,OSCs已经取得了超过13%的能量转换效率(PCEs)。新型有机光活性材料(包括电子给体和电子受体)的设计与应用是提升OSCs性能的主要策略之一,其中卤原子修饰是一种十分有效的分子设计方法。例如,氟原子具有电负性强、体积小、可诱导分子间相互作用等特点,广泛应用于高效率的有机给、受体材料体系。但是,含氟材料通常具有较长的合成步骤,增加了材料的成本,不利于大规模生产。作为氟的同族元素,氯也具有较强的电负性,并且氯-碳键比氟-碳键具有更大的偶极。更重要的是,相比类似含氟化合物,含氯化合物的制备方法更简单,有利于降低材料的成本。
近年来,氟化和氯化在给、受体的材料设计中都表现突出,但是目前还缺乏对两者系统的对比研究,特别是在目前的高效率体系中。最近,中国科学院化学研究所侯剑辉研究员课题组用氟化、氯化的给、受体材料(PBDB-T-2F、PBDB-T-2Cl、IT-4F和IT-4Cl),详细地研究了两者在有机光伏材料设计中的应用。研究发现,氯化材料与氟化材料都可以取得PCEs为~13%–14%的OSCs。因为氯化在材料制备上更加具有优势,所以在未来的大规模材料生产中应得到重视。
该研究结果以“Fluorination vs. chlorination: a case study on high performance organic photovoltaic materials”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry (DOI:10.1007/s11426-018-9260-2).
通讯作者简介
侯剑辉,中国科学院化学研究所研究员、博士生导师。2013年获得国家杰出青年科学基金资助。主要研究领域为有机太阳能电池,在化学/材料国际期刊如Nat. Mater., Nat. Photonics, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Macromolecules等期刊上发表学术论文200余篇,被引用23000余次,H-index 72。2015-2017年,入选Clarivate Analytics (Thomson Reuters )“高被引科学家”名单。
cailiaokefu
1 量子力学基础
1.1 量子力学的诞生
1.1.1 黑体辐射
1.1.2 光电效应
1.1.3 原子结构与玻尔的旧量子论
1.1.4 微粒的波粒二象性
1.2 薛定谔方程.
1.3 一维无限深势阱
1.4 类氢原子波函数
1.5 Hanree-Fock方法
1.6 密度泛函理论
1.6.1 Hobenberg-Kohn定理
1.6.2Kohn-Sham方程
1.6.3 含时密度泛函理论
1.6.4 常用泛函简介
参考文献
2 有机光伏材料的发展简史
2.1 有机光伏电池分类
2.2 有机光伏电池工作原理
2.2.1 光子的吸收与激子的产生
2.2.2 激子的扩散与分离
2.2.3 自由电子与空穴的传输
2.3 有机光伏性能的影响参数
2.4 给体受体材料类型
2.4.1 聚合物材料
2.4.2 小分子材料
2.5 富勒烯和非富勒烯受体材料
2.5.1 富勒烯材料
2.5.2 非富勒烯受体
参考文献
3 分子前线轨道和能隙、开路电压、激发态和电子吸收光谱
3.1 结构优化原理与实例
3.1.1 分子建模
3.1.2 结构优化
3.1.3 频率计算
3.2 薄膜与凝聚态中分子轨道能量、能隙计算实例
3.2.1 HOMO/LUMO校正
3.2.2 计算泛函选择
3.3 薄膜中有机太阳能电池的分子排列影响
3.3.1 给体间分子排列方式对分子轨道能量的影响
3.3.2 给体/受体界面间分子排列影响
3.4 薄膜中开路电压的计算与实例
3.4.1 开路电压
3.4.2 开路电压计算方法
3.4.3 开路电压计算实例
3.5 薄膜中有机太阳能电池的分子排列对电子吸收光谱的影响
3.6 溶剂效应对亚酞菁在溶液中吸收光谱的影响实例
3.6.1 亚酞菁单分子在不同溶剂中的吸收光谱模拟
3.6.2 亚酞菁分子与第一溶剂层在不同溶剂中的吸收光谱模拟
参考文献
4 介电常数和激子结合能
4.1 介电常数计算
4.1.1 介电常数的常见计算方法
4.1.2 计算实例
4.2 激子结合能
4.2.1 激子的分类
4.2.2 有机分子激子结合能
4.2.3 有机分子激子结合能计算实例
参考文献
……
5 电荷分离、重组,载流子迁移率
附录
附表常用物理化学参数
索引
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