2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——有機太陽能電池材料研究進展考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.有機太陽能電池中，給體材料通常具有的特點是（）。A.較高的LUMO能級，有利于電子傳輸B.較低的HOMO能級，有利于空穴傳輸C.寬闊的吸收光譜，以吸收更多太陽光D.高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，不利于形貌控制2.下列哪種材料通常被用作有機太陽能電池的非富勒烯受體？（）A.P3HTB.PCBMC.ITICD.FTO3.有機太陽能電池工作過程中，激子解離成自由電荷主要依賴于（）。A.光伏材料的能級匹配B.電極與活性層之間的接觸C.活性層薄膜的結(jié)晶度D.添加的空穴傳輸材料4.在有機太陽能電池器件結(jié)構(gòu)ITO/PEDOT:PSS/Donor/Acceptor/C60/BCP/Al中，C60的作用主要是（）。A.空穴傳輸層B.電子傳輸層C.給體材料D.接受體材料5.有機太陽能電池面臨的主要挑戰(zhàn)之一是（）。A.材料成本過高B.器件穩(wěn)定性差C.吸收光譜范圍窄D.電荷收集效率低6.下列哪種方法不屬于常用的有機太陽能電池活性層形貌調(diào)控手段？（）A.溶劑工程B.溫度控制C.添加少量添加劑D.使用真空熱蒸發(fā)工藝7.有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率通常用哪個參數(shù)來衡量？（）A.開路電壓(Voc)B.短路電流密度(Jsc)C.填充因子(FF)D.功率因子(PCE)8.與無機太陽能電池相比，有機太陽能電池的主要優(yōu)勢之一是（）。A.長期穩(wěn)定性好B.材料制備成本低C.能量轉(zhuǎn)換效率高D.對光照方向不敏感9.在資源化學(xué)的視角下，發(fā)展有機太陽能電池的意義在于（）。A.開發(fā)高效率的光伏技術(shù)B.利用可再生資源制備光伏材料C.實現(xiàn)光伏材料的回收利用D.降低光伏發(fā)電的初始投資10.下列哪種策略不屬于提高有機太陽能電池開路電壓(Voc)的常用方法？（）A.增加給體和受體材料的能級差距B.優(yōu)化活性層薄膜的結(jié)晶度C.提高活性層與電極之間的接觸電阻D.使用具有高逸出功的電極材料二、填空題（每空2分，共20分）1.有機太陽能電池的基本工作原理是利用光伏材料吸收光能產(chǎn)生______，并通過______和______過程形成光電流。2.有機光伏材料通常分為______和______兩大類，它們在器件中分別負責(zé)傳輸空穴和電子。3.能級匹配是影響有機太陽能電池性能的關(guān)鍵因素，理想的給體和受體材料應(yīng)具有合適的______和______能級，以實現(xiàn)高效的電荷轉(zhuǎn)移。4.有機太陽能電池的活性層通常需要具備良好的______、______和______，以確保高效的光電轉(zhuǎn)換。5.除了效率，有機太陽能電池的______也是其商業(yè)化應(yīng)用的重要考量因素。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述有機太陽能電池中，給體材料的結(jié)構(gòu)特征與其光伏性能之間的關(guān)系。2.簡述有機太陽能電池中，器件穩(wěn)定性差的主要原因以及常用的改善策略。3.結(jié)合資源化學(xué)專業(yè)，簡述發(fā)展有機太陽能電池在資源可持續(xù)利用方面的重要意義。四、論述題（10分）論述近年來有機太陽能電池領(lǐng)域的一項重要研究進展，分析其技術(shù)特點、優(yōu)勢以及可能面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.B5.B6.D7.D8.B9.B10.C二、填空題1.激子；電荷分離；電荷傳輸2.給體；受體3.HOMO；LUMO4.光吸收；電荷傳輸；形貌5.穩(wěn)定性三、簡答題1.解析思路：給體材料需要有效地吸收太陽光（與分子結(jié)構(gòu)和吸收光譜相關(guān)），產(chǎn)生激子。激子需要解離成自由電荷，這依賴于給體材料的電子結(jié)構(gòu)（如HOMO能級位置，影響與受體LUMO的能級差）。自由電荷需要高效地傳輸?shù)诫姌O（與能級、分子鏈間相互作用、結(jié)晶度、形貌有關(guān)）。給體材料的分子量、溶解性、成膜性等也影響其加工性能和器件的制備。因此，給體材料結(jié)構(gòu)需綜合考慮光吸收、電荷產(chǎn)生與分離、電荷傳輸能力以及加工性能。2.解析思路：主要原因：有機材料的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、濕穩(wěn)定性通常低于無機材料。器件工作環(huán)境中的光照（尤其是紫外光）、溫度變化、濕氣等因素會導(dǎo)致材料降解、形貌變化、能級結(jié)構(gòu)改變等，進而降低器件性能和壽命。改善策略：開發(fā)高穩(wěn)定性的新型光伏材料（如非富勒烯受體）；通過界面工程優(yōu)化活性層/電極界面，鈍化缺陷；采用封裝技術(shù)隔絕不良環(huán)境；優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.解析思路：有機太陽能電池利用的有機材料（如小分子、聚合物）可以基于石油化工產(chǎn)品（部分可源自可再生資源）或通過生物基路線合成，有望降低對稀有金屬等不可再生資源的依賴。發(fā)展高效且低成本的有機光伏技術(shù)，有助于推動可再生能源的利用，減少對化石能源的依賴，符合資源節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展的理念。結(jié)合資源化學(xué)，可關(guān)注材料的綠色合成路線、資源評估、回收與循環(huán)利用等，促進資源的可持續(xù)利用。四、論述題解析思路：選擇一個具體且重要的進展，例如：非富勒烯受體（NFAs）的應(yīng)用突破。*技術(shù)特點：與基于PCBM等富勒烯受體的體系不同，NFAs（如ITIC,YD2OBT等）具有更寬的能級范圍、更高的電子遷移率、更好的形態(tài)調(diào)控能力，且通常不含有毒的富勒烯。它們與給體材料的相容性更好，有助于形成更均勻、更致密、更有序的活性層形貌。*優(yōu)勢：基于NFAs的OSC器件通常表現(xiàn)出更高的能量轉(zhuǎn)換效率（實驗室認證效率已達20%以