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Baojin Fan
Author with expertise in Perovskite Solar Cell Technology
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Linear Non-benzenoid Isomer of Acene Fusing Chrysene with Azulene Units

Peng Ren et al.Aug 8, 2024
Non-benzenoid polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have received considerable attention owing to their distinctive optical and electrical properties. Nevertheless, the synthesis and optoelectronic application of non-benzenoid PAHs remain challenging. Herein, we present a facile synthesis of linear non-benzenoid PAH with an armchair edge, diACh, by fusing chrysene with two azulene units. We systematically investigated the optical and electrical properties, which were also compared to its isomers, including benzenoid and non-benzenoid zigzag edge isomers. diACh exhibits global aromaticity, good planarity, and suitable highest occupied molecular orbital/lowest unoccupied molecular orbital energy levels. The protonation of diACh in solution successively forms a stable tropylium cation and dication. Moreover, the neutral, cationic, and dicationic states of diACh can be transformed with remarkable reversibility during the protonation–deprotonation process, as confirmed by ultraviolet–visible absorptions, fluorescence spectra, 1H nuclear magnetic resonance, and theoretical calculations. Additionally, we fabricate p-type organic field-effect transistor (OFET) devices based on diACh with hole mobility up to 0.026 cm2 V–1 s–1, and we further develop OFET-based acid vapor sensors with good sensitivity, recyclability, and selectivity. These findings underscore the unique properties of linear non-benzenoid PAHs with an armchair edge engendered by the fusion of azulene with the acene backbone, showcasing prospective applications in organic optoelectronics.
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An Equalized Flow Velocity Strategy for Perovskite Colloidal Particles in Flexible Perovskite Solar Cells

Chenxiang Gong et al.May 29, 2024
Abstract The non‐uniform distribution of colloidal particles in perovskite precursor results in an imbalanced response to the shear force during flexible printing process. Herein, it is observed that the continuous disordered migration occurring in perovskite inks significantly contributes to the enlargement of colloidal particles size and diminishes the crystallization activity of the inks. Therefore, a molecular encapsulation architecture by glycerol monostearate to mitigate colloidal particles collisions in the precursor ink, while simultaneously homogenizing the size distribution of perovskite colloids to minimize their diffusion disparities, is devised. The utilization of colloidal particles with a molecular encapsulation structure enables the achievement of uniform deposition during the printing process, thereby effectively balancing the crystallization rate and phase transition in the film and facilitating homogeneous crystallization of perovskite films. The large‐area flexible perovskite device (1.01 cm 2 and 100 cm 2 ) fabricated through printing processes, achieves an efficiency of 24.45% and 15.87%, respectively, and manifests superior environmental stability, maintaining an initial efficiency of 91% after being stored in atmospheric ambiences for 150 days (unencapsulated). This work demonstrates that the dynamic evolution process of colloidal particles in both the precursor ink and printing process represents a crucial stride toward achieving uniform crystallization of perovskite films.
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A Wenzel Interfaces Design for Homogeneous Solute Distribution Obtains Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

Cong Wang et al.Jan 10, 2025
Abstract The coffee‐ring effect, caused by uneven deposition of colloidal particles in perovskite precursor solutions, leads to poor uniformity in perovskite films prepared through large‐area printing. In this work, the surface of SnO 2 is roughened to construct a Wenzel model, successfully achieving a super‐hydrophilic interface. This modification significantly accelerates the spreading of the perovskite precursor solution, reducing the response delay time of perovskite colloidal particles during the printing process. Additionally, the micro‐spherical depression structure on the SnO 2 surface effectively inhibits the migration of colloidal particles toward the edges of liquid film, trapping perovskite colloidal particles at the buried interfaces and improving film uniformity. Due to the synergistic effect of super‐hydrophilicity and micro‐rough structure on the surface of SnO 2 , leading to a substantial improvement in the quality of perovskite crystals. Therefore, the efficiency of printing prepared flexible devices (0.101 cm 2 ) reached 25.42% (certified 25.12%). Moreover, the efficiency of rigid and flexible large‐scale perovskite solar modules (PSMs) based on meniscus‐coating manufacture reached 21.34% and 16.99% (100 cm 2 ), respectively, and demonstrated superior environmental stability by maintaining an initial efficiency of 91% after being stored in atmospheric conditions for 2000 h, offering practical guidance for fabricating high‐performance and stable large‐scale perovskite solar cells (PSCs).