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用于电化学和生物光子学应用的反反射吸收层
摘要： 沉积在平面上的减反射层使分子膜在反射光显微镜下可见。几个世纪以来，单层减反射层一直被默认与介电材料相关联。我们最近证明，减反射层也可由金属等吸光材料实现，但仅当其作为背层使用时——此时照明和检测需通过支撑窗口进行。幸运的是，这种结构恰好是设想固液界面生物光子学或电化学应用时的最佳几何构型。本文阐释了单层吸光减反射层如何分别服务于这些应用，以及如何同时满足两者需求。
关键词： 生物光子学、沸石、减反射、电化学应用
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有减反射和超疏水表面的双功能SiO2-DMS涂层
摘要： 通过一种经济高效且省时的溶胶-凝胶法制备了具有减反射和超疏水双重功能的SiO?涂层。以正硅酸乙酯为前驱体获得具有减反射性能的SiO?，以六甲基二硅氮烷为改性剂制得具有超疏水特性的SiO?-DMS。该SiO?-DMS涂层的接触角达153°，滑动角小于10°。优化后的SiO?-DMS涂层在300-800 nm波长范围内平均透光率达96.07%。整个制备过程可在短时间内完成。
关键词： 纳米粒子，溶胶-凝胶法，超疏水，减反射
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过表面纳米结构实现GaAs宽带宽角减反射以应用于太阳能电池
摘要： 我们采用可变剂量电子束光刻（EBL）技术在GaAs半导体上实现了宽带宽角抗反射表面纳米结构化。通过在涂覆正性电子束抗蚀剂的GaAs上使用EBL写入各种设计结构，随后进行显影和浅层感应耦合等离子体刻蚀。优化后的纳米结构表面在450-700纳米可见光范围内反射率降至2.5%以下，在900-1400纳米近红外宽波段平均反射率低于4%。该效果在33.3°大入射角范围内均能实现。本研究表明，采用更简单的反向EBL工艺制备抗反射结构具有潜力，可提升太阳能光伏或发光二极管相关半导体的光学吸收或提取效率。
关键词： 砷化镓，表面纳米结构化，宽带，太阳能电池应用，宽角度，减反射
更新于2025-09-23 15:19:57
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评论：提高太阳能电池效率的表面纹理化方法
摘要： 由于化石燃料使用增加导致环境污染和资源枯竭，可再生能源需求持续增长。在各类可再生能源中，众多研究者开发的太阳能电池因其使用便捷、维护成本低等优势得到广泛应用。但该技术仍存在效率、废弃物处理及光污染等问题引发关注。太阳能电池最大的缺陷源于光学损耗导致的低能量转换效率。为提升电池效率，数十年来研究者开展了大量研究并开发出多种解决方案。本综述详细阐述了利用微/纳米级结构对太阳能电池表面进行纹理化处理的原理与应用。这些具有独特光学特性的纹理化表面可作为减反射或陷光界面来减少光学损耗，从而提高太阳能电池效率。本文介绍了纹理化表面的光学特性及应用实例。
关键词： 光程长度增强、纳米结构、微结构、太阳能电池、减反射
更新于2025-09-19 17:13:59
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单片钙钛矿/硅串联太阳能电池中的光管理
摘要： 钙钛矿/硅叠层太阳能电池（TSCs），尤其是已实现28%创纪录效率的双端结构，展现出成为低成本高效硅基光伏替代品的巨大潜力。大量光学模拟表明，实现超过30%的效率完全可行，而单片式钙钛矿/硅叠层电池中的超高效光管理正是实现这一目标的关键前提。本综述系统分析了反射损耗、寄生吸收及电流失配等各类光学损失形式，以深入理解钙钛矿/硅叠层电池的性能机制。特别地，基于菲涅尔方程推导出的简易折射率匹配规则被提出，可作为材料选择与器件设计的基础依据。同时，本文重点综述了当前单片式钙钛矿/硅叠层电池的策略与挑战，包括钙钛矿带隙工程与光捕获方法，旨在为叠层器件性能的进一步提升提供指导。
关键词： 减反射、光管理、寄生吸收、光捕获、电流匹配、单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过两步银辅助湿法化学蚀刻制备用于光伏的黑色硅实现宽带减反射
摘要： 本文报道了通过两步金属辅助化学刻蚀（MACE）制备的黑硅（b-Si）在光伏（PV）应用中展现的宽带减反射特性。该方法包括在HF:AgNO3水溶液中沉积银纳米颗粒（Ag NPs），随后在HF:H2O2:去离子水（DI H2O）溶液中刻蚀不同时间（10-25秒）。研究了刻蚀时间对b-Si纳米线表面形貌和光学性能的影响。表面形貌表征证实存在高度为350-570纳米、直径为150-300纳米的b-Si纳米线。由于折射率梯度效应，这些b-Si纳米线表现出优异的宽带减反射性能，以300-1100纳米波长范围内的加权平均反射率（WAR）表示。经过20秒刻蚀后，生成了高度为570纳米、宽度约200纳米的b-Si纳米线，其WAR为5.5%，是本研究中最低的WAR值，在600纳米波长下实现了95.6%的吸收率。增强的宽带光吸收产生了高达39.7 mA/cm2的最大潜在短路电流密度（Jsc(max)），相比c-Si参照样品提升了51%。这种简易的b-Si宽带增强减反射制备方法，有望成为制造高光电流光伏器件的有效技术。
关键词： 黑硅、纳米线、银辅助蚀刻、折射率渐变、减反射
更新于2025-09-19 17:13:59
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平面钙钛矿太阳能电池中通过抗反射级联电子传输层实现超过26 mA cm?2的光电流密度
摘要： 本文设计了一种抗反射级联SnO2/TiO2-Cl电子传输层(ETL)以提升平面钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能。采用级联ETL可显著降低平面PSCs正面的主要光学反射?；诟貌呗?，我们在FAPbI3基平面PSCs中实现了26.1 mA cm-2的创纪录短路电流密度和22.9%的高光电转换效率(PCE)。
关键词： 平面钙钛矿太阳能电池、级联电子传输层、减反射、双层结构、短路电流密度
更新于2025-09-19 17:13:59
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采用沙漏形硅纳米线增强光捕获路径的太阳能电池
摘要： 硅纳米线（SiNWs）是具有优异光伏特性的有前途结构，可用于低成本、高效率太阳能电池，并有望突破块体硅太阳能电池的极限。目前仍需在不增加表面积的情况下增强硅纳米线的光吸收能力。本文提出一种新型沙漏形硅纳米线（HG-SiNW）设计，可显著延长光捕获路径。电学与光学测试表明HG-SiNW作为减反射层的优越性。此外，光学模拟发现的回音壁模式解释了宽带太阳光谱下吸收率大幅提升的原因。仅通过简单改变直径，HG-SiNW太阳能电池就实现了短路电流（JSC）提升和1.85倍效率增益。
关键词： 光吸收、减反射、硅（Si）纳米结构、光伏（PV）、回音壁模式（WGM）
更新于2025-09-16 10:30:52
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平面钙钛矿太阳能电池光学优化指南
摘要： 有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池已成为一种效率飞速提升的通用光伏技术。其中平面结构因其低温加工特性、与叠层太阳能电池的兼容性及商业化潜力，成为首选结构。尽管该领域已取得诸多突破，但实现高效钙钛矿太阳能电池的光学机制仍缺乏深入认知。本文提出了一套综合指导方案，包含前/后传输层、钙钛矿层及透明导电氧化物的半解析厚度优化方程，通过改善减反射和光捕获性能来最大化钙钛矿太阳能电池的光电流。研究表明，通过调整（增减）CH3NH3PbI3（MAPI）型钙钛矿太阳能电池各功能层厚度，可实现超过2 mA cm?2的光电流提升。该指导方案经实验验证，并与已发表的MAPI实验及模拟结果相互印证。此外，针对各类钙钛矿提出的指导方案可推广至其他采用衬底结构设计的直接带隙吸光材料太阳能电池。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、光捕获、平面太阳能电池、减反射、厚度优化、优化指南、光学建模
更新于2025-09-11 14:15:04
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高导电透明掺镓氧化锌纳米针提升氮化镓发光二极管与硅太阳能电池效率
摘要： 研究表明，在氮化镓基发光二极管（LED）和硅太阳能电池表面生长透明高导电性掺镓氧化锌（GaZnO）纳米针（NNs），可分别增强光提取效率和降低表面反射率，从而提升器件效率。该GaZnO纳米针采用气-液-固生长工艺，以表面银纳米颗粒（NPs）作为生长催化剂。在LED应用中，残留的银纳米颗粒可引发表面等离子体（SP）耦合效应以提高发光效率。通过结合SP耦合效应、GaZnO纳米针的光提取作用及同步沉积的GaZnO薄膜的协同光提取效应，加之薄膜的电流扩展效应，LED输出强度可提升100%。在太阳能电池应用中，残留银纳米颗粒的SP共振效应同样能增强阳光吸收，从而提高能量转换效率。综合残留银纳米颗粒、GaZnO薄膜及纳米针的共同作用，硅太阳能电池的能量转换效率可从9.65%提升至12.30%，相对增幅达27.5%。
关键词： 掺镓氧化锌、光提取、发光二极管、太阳能电池、表面等离子体、减反射、纳米针
更新于2025-09-11 14:15:04