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通过采用铂和银纳米颗粒修饰的WO3薄膜提高光电流及孕酮降解效果
摘要： 通过研究多色光照射下的光电流响应，探究了银（Ag0）和铂（Pt0）金属纳米颗粒（NPs）对WO3薄膜的影响。X射线衍射（XRD）分析显示其结构相为单斜晶系纳米结构。采用WO3、Ag0/WO3和Pt0/WO3电极，在多色光照射下对水溶液中0.35 mg L-1的孕酮激素进行3小时降解。这些降解研究是在非均相光催化（HP）和电化学辅助HP（EHP）条件下进行的。对于孕酮的光降解，在WO3功能化处理并采用+0.7 V（vs Ag/AgCl）偏压的EHP构型时获得了更高性能。本研究表明，将金属NPs引入半导体可提高其效率，通过表面等离子体共振（SPR）和陷阱态效应防止光催化剂中的电子-空穴复合及WO3的光电化学限制。因此，基于本研究可实现水处理过程中有机污染物降解效率的显著提升。
关键词： 孕酮光降解、多色辐照、金属纳米粒子、三氧化钨薄膜、光电流密度
更新于2025-09-23 15:21:01
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氧化铜纳米粒子（CuO-NPs）作为体异质结太阳能电池中高效电子给体材料的用途及其功率转换效率的提升
摘要： 在本研究中，我们尝试将湿化学合成的氧化铜纳米颗粒（CuO-NPs）作为混合体异质结（BHJ）太阳能电池的活性层。含有CuO-NPs的BHJ展现出与常规BHJ显著不同的物理特性，并证明其性能有显著提升。值得注意的是，加入CuO-NPs后，光活性层的形貌发生明显变化。引入CuO-NPs为BHJ太阳能电池提供了新的设计范式，使光电流密度从9.43 mA/cm2提升至11.32 mA/cm2，同时外量子效率也得到提高。此外，在不损害开路电压和填充因子的前提下，功率转换效率（PCE）从2.85%提高到3.82%。本研究所实现的PCE提升表明，设计含有无机纳米颗粒的高性能有机太阳能电池具有重要价值。
关键词： 薄膜，体异质结，太阳能电池，外量子效率，氧化铜纳米粒子，光电流密度
更新于2025-09-23 15:19:57
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双面金字塔纹理设计以减少超薄晶体硅太阳能电池的光逃逸
摘要： 降低超薄晶体硅(c-Si)太阳能电池的光吸收损耗对实现高光电流密度和光电转换效率具有重要意义。本研究设计并模拟了具有正面金字塔和双面金字塔结构的超薄c-Si电池。通过调节金字塔形貌，正面金字塔和双面金字塔电池分别实现了36.23 mA/cm2和37.71 mA/cm2的最大光电流密度。反射光谱表明，双面金字塔结构能显著抑制光逃逸，从而增强长波段的光吸收，使其接近雅布隆诺维奇极限。平面、正面纹理和双面纹理电池的计算转换效率分别为16.94%、19.65%和20.45%。此外，研究对比了随机纹理与周期纹理电池的差异，结果显示虽然随机正面金字塔纹理在900-1200 nm波段具有更好的光吸收，但周期双面金字塔纹理在整个波段的光吸收与随机纹理几乎相当。双面金字塔电池还表现出极小的入射光角度依赖性。因此，本工作设计的双面陷光结构为提升超薄c-Si电池性能提供了新途径。
关键词： 转换效率、双面纹理结构、角度依赖性、超薄晶体硅太阳能电池、光电流密度
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于等离子体纳米粒子的CdTe太阳能电池实现太阳能的超级吸收
摘要： 利用等离子体纳米粒子提升薄膜太阳能电池的光子吸收能力，对于实现高效且大幅降本的电池至关重要。本研究报道了基于方形阵列等离子体钛纳米粒子简单设计的碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池太阳能增强综合研究。金属纳米结构中局域等离子体激元的激发与减反射涂层(ARC)协同作用，显著增强了活性CdTe层的光子吸收。该结构实现了超强吸收性能——在可见光至近红外波段(300-1200nm)平均吸收率超过97.27%，900nm波长范围内吸收带宽达90%，峰值吸收率高达99.9%。通过AM 1.5全球倾斜太阳光照条件下的光电流密度估算(达到40.36 mA cm?2)进行定性分析，该数值为迄今报道最高值。研究详细讨论了纳米粒子尺寸、不同金属材料、形状及随机排列对光学吸收的影响。通过斜入射条件下的吸收性能测试，基本验证了角度不敏感性——即便入射角大于0°时电池仍保持高效吸收。这些发现表明，该宽带结构在降低器件成本的同时实现高光电转换效率具有良好前景。
关键词： 光电流密度、钛纳米颗粒、等离子体纳米颗粒、宽带吸收、碲化镉太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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新型二氧化钛光阳极实现高光电转换效率
摘要： 采用纳米洞TiO?和高度均匀的TiO?纳米管获得了光电化学水分解的高光电转换效率。光阳极通过在含NH?F的甘油基溶液中以10V电压对钛箔进行电化学阳极氧化合成。采用脉冲电沉积法将铜离子掺入均匀的TiO?纳米管中。在1M氢氧化钠溶液的模拟可见光照射（λ≥380nm）下测试了光电转换性能，测定了光电流密度、莫特-肖特基曲线、电化学阻抗谱及光电转换效率。纳米洞TiO?光阳极在相对于可逆氢电极1.23V电压下获得了最高光电流密度5.77mA·cm?2。铜的掺杂降低了氧析出反应（OER）的光催化活性，同时提高了析氢反应（HER）的活性。
关键词： 二氧化钛纳米管、水分解、光电流密度、光电化学、阳极氧化
更新于2025-09-09 09:28:46
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石墨相氮化碳浸渍氧化铌（g-C?N?/Nb?O?）II型异质结及其协同太阳能驱动产氢性能
摘要： 基于石墨相氮化碳（g-C3N4）的催化剂因其稳定性、无毒性及最重要的光催化效率，在能量收集应用中不断发展。本工作通过脉冲声化学技术，基于表面相反电荷诱导的异质聚集，成功构建了g-C3N4/Nb2O5 II型异质结。场发射扫描电镜（FESEM）图像显示，在g-C3N4层状表面观察到直径30-40纳米的团聚球形Nb2O5纳米颗粒（NPs）。X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析证实了正交晶相及g-C3N4/Nb2O5异质结构的形成。g-C3N4/Nb2O5的傅里叶变换红外光谱（FTIR）在1250至1650厘米-1范围内显示出特征性聚三嗪带。此外，与Nb2O5（3.25电子伏特）相比，g-C3N4/Nb2O5表现出更低的2.82电子伏特带隙值，并具有显著的红移和增强的可见光吸收。莫特-肖特基（MS）分析证实了g-C3N4与Nb2O5之间异质结的形成，且带边显著向更低析氢反应（HER）电位移动。光电化学（PEC）水分解测试显示，g-C3N4/Nb2O5异质结的光电流响应增强数倍，在1.0 V vs RHE电位下达到–0.17 mA/cm2，具有良好的稳定性且暗态光电流可忽略。电化学阻抗谱（EIS）测量进一步表明，异质结形成使半圆半径显著减小，抑制了光生电子/空穴的复合。该异质结构增强的光催化产氢性能可归因于g-C3N4与Nb2O5半导体间有效异质结的形成，促进了光生电子和空穴的迁移，从而延长了其寿命。
关键词： 脉冲超声，PEC水分解，g-C3N4，光电流密度，Nb2O5纳米颗粒
更新于2025-09-09 09:28:46