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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 具有相干二维/三维界面的稳定锡铅基钙钛矿太阳能电池

    摘要： 基于混合锡/铅的低带隙金属卤化物钙钛矿半导体是实现高效叠层钙钛矿太阳能电池的关键组分。然而由于Sn2?的氧化作用，这类混合钙钛矿在空气中稳定性较差。为解决稳定性问题，我们将N-(3-氨基丙基)-2-吡咯烷酮引入CH?NH?Sn?.?Pb?.?I?Cl???薄膜中。该分子上的羰基通过路易斯酸碱配位与Sn2?/Pb2?相互作用，形成垂直取向的二维层状钙钛矿。该二维相与体相钙钛矿晶体无缝衔接，晶格结构在两相间连续延伸。基于这种二维/三维杂化结构，我们组装了带隙较低的锡基钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率超过12%。最佳器件是目前最稳定的锡基有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池之一：在未封装条件下于环境空气中保持初始性能的90%，在氮气手套箱中持续光照超过1个月仍能维持初始性能的70%以上。

    关键词： 功率转换效率、二维/三维界面、稳定性、锡/铅基钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-11-21 11:18:25

  • 基于氟代喹喔啉的交替共聚物与烷基噻吩侧链修饰的非富勒烯受体实现了高能级电荷转移态及小能量偏移

    摘要： 实现富勒烯衍生物基聚合物太阳能电池中快速高效的电荷分离是获得高功率转换效率（PCE）的先决条件。然而，光诱导空穴转移（PHT）和光诱导电子转移（PET）过程中较大的驱动力会导致显著的能量损失，从而降低器件的开路电压。最新研究表明，非富勒烯受体基器件中的驱动力可降至极低值，同时仍保持高PCE和低能量损失。本文报道了一种新型给体：受体体系，其电荷转移激子（ECT）具有1.50 eV的高能级和极小的驱动力（PHT为0.28 eV，PET为0.11 eV），其中采用氟化喹喔啉基交替聚合物（FTQ）和烷基噻吩侧链修饰小分子（ITIC-Th）分别作为给体材料和非富勒烯受体材料。经过适当热退火处理后，基于FTQ:ITIC-Th的器件成功实现了8.19%的高功率转换效率（PCE）和最大71%的外量子效率，表明FTQ可作为给体材料与其他高效非富勒烯受体结合，以实现性能提升和低能量损失。

    关键词： 功率转换效率、驱动力、电荷转移态能量、聚合物太阳能电池

    更新于2025-11-14 17:28:48

  • 基于肖特基势垒效应的减薄铁电薄膜用于高效光伏器件

    摘要： 在铁电光伏器件中实现高光电转换效率（PCE）一直是长期挑战。尽管近期研究表明铁电厚膜、复合薄膜及块体晶体均可达到>1%的PCE，但由于铁电材料本征低导电性，这些体系仍存在严重复合问题。若能通过减薄厚度使复合损失被光吸收增益所抵消，则可能进一步提升PCE。本研究在12纳米Pb(Zr0.2Ti0.8)O3（PZT）超薄膜中实现了高达2.49%的PCE（365纳米紫外光照下）。该高效策略的核心是将薄膜厚度缩减至与耗尽层宽度相当，从而同步抑制复合并降低串联电阻。其理论基础在于：通过测量建模厚度依赖的光伏特性，证实光伏效应源自界面肖特基势垒。此外，通过研究厚度相关的铁电、介电及导电特性，评估了肖特基势垒参数（特别是耗尽层宽度）。本研究为获得高效铁电光伏器件提供了有效策略，并展示了铁电材料在超薄膜光伏器件中的巨大潜力。

    关键词： 功率转换效率、肖特基势垒效应、铁电光伏、PZT超薄膜、耗尽层宽度

    更新于2025-11-14 17:28:48

  • 用于提升染料敏化太阳能电池性能的Au@Ag@Ag2S异质等离激元纳米棒

    摘要： 开发了具有两个强等离子体吸收带的Au@Ag@Ag2S异质纳米棒(NRs)以提升染料敏化太阳能电池性能，并实现了显著增强的等离子体器件。通过在TiO2光阳极层中掺杂不同浓度的Au@Ag@Ag2S NRs，获得了多种等离子体器件的增强效果。当将典型长径比2.7的Au@Ag@Ag2S NRs掺入TiO2光阳极时，在2.31%掺杂浓度下制备的等离子体光伏器件实现了6.51%的最高效率，较传统染料敏化太阳能电池(裸器件4.65%)展现出40%的显著提升。得益于Au@Ag@Ag2S NRs的有效表面等离子体效应，器件中光阳极和染料的光捕获能力大幅增强，从而显著提升了光伏器件的整体性能。

    关键词： 染料敏化太阳能电池、纳米棒、功率转换效率、等离子体效应

    更新于2025-11-14 15:27:09

  • 在无富勒烯有机光伏器件中实现低电压损耗与高光电流

    摘要： 尽管近期取得了显著进展，提高有机光伏器件（OPVs）的功率转换效率仍是亟待攻克的挑战。实现这一目标的前提条件之一，是在保证高效电荷分离的同时实现低电压损失。本研究报道了一种简便的合成策略：通过将缺电子核基团融合结构引入非富勒烯受体，实现对光电性质的精准调控。两种器件均展现出0.57V的低电压损失和22.0 mA cm?2的高短路电流密度，从而获得超过13.4%的高功率转换效率。这些具有近红外吸收特性的非常规缺电子核基非富勒烯受体，使所得有机光伏器件的非辐射复合损失降至最低，最终认证功率转换效率达到12.6%。

    关键词： 非富勒烯受体、功率转换效率、电压损失、电荷分离、有机光伏技术

    更新于2025-11-14 15:18:02

  • 硫代作用对基于PNDIT2的聚合物太阳能电池性能的影响

    摘要： 近年来，全聚合物太阳能电池发展迅速，近期已实现超过11%的功率转换效率（PCE）。n型聚合物PNDIT2（又称N2200或P(NDI2OD-T2)）被广泛应用于光伏和场效应晶体管领域。当与能级匹配的给体材料配对时，PNDIT2器件效率超过10% PCE，由其制备的有机场效应晶体管迁移率超过1 cm2/Vs。通过将NDI基团中的亚胺氧原子替换为硫原子（即硫代反应），可提升NDI类小分子的场效应晶体管性能。本研究将此策略应用于PNDIT2，探究2S-trans构型硫代处理对PTB7-Th给体聚合物全聚合物太阳能电池性能的影响。以原始PNDIT2聚合物为参照制备电池，获得4.85%的优化效率。受合成条件限制未能获得完全转化的2S-trans样品，因此研究了1S与2S-trans硫代比例递增的批次（15:85、7:93和5:95）。随着硫代程度增加，硫代PNDIT2器件的光伏参数系统性下降，最终效率仅达0.84%、0.62%和0.42% PCE。性能下降归因于硫代PNDIT2相中π-π堆叠有序性降低，导致电子迁移率下降和相分离细化。掠入射广角X射线散射、透射电镜、光致发光猝灭、瞬态光电流分析及SCLC测量结果均支持该结论。

    关键词： π-π堆积、PNDIT2、硫代反应、全聚合物太阳能电池、功率转换效率

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 纳米杂化金-硫化铜铟（Au-CuInS?）纳米晶体中的双激子解离动力学

    摘要： 从半导体量子点中实现多激子捕获已成为提高量子点敏化太阳能电池(QDSC)效率的新途径。迄今为止，金属-半导体纳米杂化体系中的多激子解离与提升QDSC光电转换效率(PCE)之间的关系尚未被探讨。本研究通过时间分辨光致发光和超快瞬态吸收技术，详细研究了硫化铜铟(CuInS2，简称CIS)及金-CIS纳米杂化体中的双激子解离动力学。超快瞬态吸收结果表明：CIS纳米晶中形成的双激子在金-CIS纳米杂化体中能高效解离。在高激光能量密度下测得最大多激子解离(MED)效率约为80%，而在低能量密度下可达100%。激子解离前，电子会从CIS纳米晶导带被杂化体中的金纳米颗粒捕获——该能量高于金的费米能级。我们通过实验证明了多电子解离的可行性，这为提升QDSSCs效率提供了新思路：在相同条件下，金-CIS纳米杂化体的光电转换效率(PCE)高达2.49%，而纯CIS纳米晶仅为~1.06%。该发现为利用金属-半导体纳米杂化体系中的多激子产生与提取原理，设计开发高效太阳能电池及光电器件提供了有效途径。

    关键词： 硫化铜铟、双激子解离动力学、量子点敏化太阳能电池、功率转换效率、超快瞬态吸收、多激子收集、金-硫化铜铟纳米杂化物

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 通过能带排列提升纳米结构CuO-ZnO太阳能电池的性能

    摘要： 在本研究中，我们探究了钴掺杂对纳米结构ZnO/CuO异质结太阳能电池能带排列及性能的影响。通过低温、低成本的化学浴沉积技术制备了ZnO纳米棒和CuO纳米结构。利用X射线光电子能谱估算了Zn1?xCoxO（x=0、0.05、0.10、0.15和0.20）与CuO纳米结构间的能带偏移，发现其与CuO的导带偏移减小，进而提升了开路电压。研究表明，适量钴掺杂能有效钝化ZnO相关缺陷，形成适宜的导带偏移，抑制界面复合并增强导电性与载流子迁移率。电容-电压分析证实钴掺杂可有效增大耗尽层宽度和内建电势。阻抗谱分析显示，10%钴掺杂时复合电阻增至最大值，从而降低了界面电荷复合。此外，在活性层（CuO）与金电极间插入薄层三氧化钼（MoO3）可阻碍肖特基结形成并改善界面电荷提取。当采用10%钴掺杂ZnO和20纳米厚MoO3缓冲层时，ZnO/CuO太阳能电池实现了2.11%的最佳光电转换效率。本研究成果揭示了能带排列对ZnO/CuO异质结太阳能电池性能的关键作用，为提升氧化物基异质结太阳能电池转换效率提供了研究方向。

    关键词： 纳米结构、太阳能电池、X射线光电子能谱、功率转换效率、氧化钼、化学浴沉积、能带排列、CuO-ZnO、钴掺杂

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 组合脉冲激光沉积技术在CdTe/CdS薄膜太阳能电池器件快速优化中的应用开发

    摘要： 通过集成计算机控制的扫描样品台，研发了一套组合式脉冲激光沉积系统，用于快速筛选与CdTe/CdS薄膜太阳能电池相关的工艺参数。利用该系统，可在单个样品上将CdTe吸收层厚度从1.5微米梯度变化至0.75微米。针对不同后处理条件，研究了厚度对CdTe晶粒形貌、晶体取向及电池效率的影响。结果表明，0.75微米较薄CdTe层获得了最高达5.3%的功率转换效率。本工作揭示了CdTe晶粒尺寸/形貌相对于厚度对器件性能的重要影响，并定量展示了采用脉冲激光沉积法制备高效CdTe/CdS薄膜太阳能电池所需的关键参数范围。该组合方法的进一步发展可实现CdTe/CdS太阳能电池的高通量探索与优化。

    关键词： 组合脉冲激光沉积、功率转换效率、晶粒形貌、CdTe/CdS薄膜太阳能电池、器件优化、晶体取向

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于两种具有互补吸收特性和平衡结晶度的非富勒烯受体的三元有机太阳能电池

    摘要： 三元共混结构已被证明是提高有机太阳能电池光电转换效率的有效方法。提升三元太阳能电池光电转换效率的一种有效途径是采用两种具有互补吸收范围和平衡结晶度的非富勒烯受体。本工作通过将一种具有适当烷基侧链的高结晶度小分子受体C8IDTT-4Cl引入到共轭聚合物给体PBDT-TPD与稠环电子受体ITIC-4F的低结晶度共混体系中?；赑BDT-TPD:ITIC-4F:C8IDTT-4Cl共混物的三元器件展现出9.51%的最佳光电转换效率，同时短路电流密度提升至18.76 mA cm-2，填充因子达到67.53%。C8IDTT-4Cl的吸收边位于900 nm处，这种良好的互补吸光特性有利于提升光电流。此外，研究发现三元器件中高结晶度的C8IDTT-4Cl有助于调控结晶度、改善异质结形貌与堆叠结构，从而实现更高的载流子迁移率和更优性能。

    关键词： 非富勒烯受体、三元有机太阳能电池、功率转换效率、互补吸收、平衡结晶度

    更新于2025-09-23 15:21:01