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光伏发电技术 储能系统 GaN器件 ★ 5.0

用于室内光伏的全聚合物有机太阳能电池中的融合咔唑受体

All-polymer organic solar cells with fused carbazole acceptors for indoor photovoltaics

作者 Yue Zhang · Bo Wang · Xin Li · Chengyi Xiao · Weiwei Li
期刊 Applied Physics Letters
出版日期 2025年1月
卷/期 第 127 卷 第 12 期
技术分类 光伏发电技术
技术标签 储能系统 GaN器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 有机太阳能电池 聚合物受体 能量转换效率 室内照明 纳米尺度形态
语言:

中文摘要

物联网的快速发展亟需高效、免维护的能源解决方案。有机太阳能电池因其与室内光源光谱的良好匹配性,在室内能量采集方面展现出巨大潜力。本研究设计了一种基于融合咔唑的聚合物受体(PCzT),具有可调光学带隙、刚性平面骨架及优异的电子传输性能。基于该受体的器件在AM1.5G光照下效率达8.15%,在3000 K、1000 lux室内照明下高达11.63%,优于当前最先进的聚合物受体。通过关联纳米形貌与器件性能,发现优化的界面堆积结构可有效提升电荷提取并抑制复合,为高性能聚合物受体的设计提供了明确指导。

English Abstract

The rapid expansion of the Internet of Things (IoT) necessitates maintenance-free, high-efficiency power sources. Organic solar cells (OSCs), offering superior spectral alignment with indoor lighting, are promising candidates for indoor energy harvesting. Here, we develop a fused carbazole-based polymer acceptor (designated as PCzT) with a tailored optical bandgap, rigid planar backbone, and enhanced electron-transporting properties. As a result, devices incorporating this acceptor achieve a power conversion efficiency of 8.15% under AM1.5G illumination and 11.63% under 3000 K, 1000 lux indoor lighting—outperforming state-of-the-art polymer acceptors in indoor applications. Crucially, we correlate nanoscale morphology (e.g., phase purity and domain size) with device performance, revealing that optimized interfacial packing enhances charge extraction and suppresses recombination. These findings provide a direct guideline for designing stable, high-performance polymer acceptors toward ef
S

SunView 深度解读

该全聚合物有机太阳能电池技术对阳光电源室内物联网供电方案具有重要应用价值。其11.63%的室内光伏效率可为iSolarCloud云平台的分布式传感器节点、智能运维监测设备提供免维护电源解决方案。融合咔唑受体的宽带隙特性与室内光谱匹配,可集成到储能系统ST系列的室内监控模块,替代传统电池供电。该技术的纳米形貌优化与电荷提取机制研究,为阳光电源GaN器件的界面工程设计提供借鉴,有助于提升功率模块的载流子传输效率。建议在充电桩室内显示单元、光伏逆变器环境监测传感器等低功耗场景开展应用验证,推动物联网生态的能源自给化。