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
Figure S13. 短路电流密度 (JSC) 与光强度的关系。帮助了解器件的光电转换效率与光强度的关系，为器件的应用提供参考。
Table S3. 能量损失 (Eloss) 的相关参数，包括带隙 (Eg)、电子传输层 (ECT) 的能级、能量损失、辐射损失和非辐射损失。展示了两种材料混合薄膜的能量损失情况，可以帮助研究人员分析器件的性能瓶颈，并为优化器件设计提供指导。
原文出处: ADVANCED ENERGY MATERIALS
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l高精度: QE-R 系統采用高精度光谱仪和校准光源，确保 EQE 测量的准确性和可靠性。
l宽光谱范围: QE-R 系統的光谱范围覆盖紫外到近红外区域，适用于各種光伏材料和器件的 EQE 测量。
l快速测量: QE-R 系統具有快速扫描和数据采集功能，能够高效地进行 EQE 光谱测量。
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