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oe1(光电查) - 科学论文

60 条数据
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  • 带间与子带间级联器件的统一优值指标

    摘要： 通过研究半经验模型，发现饱和电流密度J0能显著反映带间级联器件(ICDs)与子带间量子级联器件(QCDs)之间载流子寿命的差异?；诟媚Ｐ?，我们从室温下的电流-电压特性中提取了大量ICDs和QCDs的J0值。通过分析比较现有ICD和QCD数据，我们证明J0可作为统一优值指标来评估带间和子带间级联结构的功能特性。通过对比实测探测率(D*)和估算开路电压(Voc)，分别阐明了J0对中红外探测器与光伏电池性能的影响。从提取数据中发现：在活性区具有相似跃迁能量的情况下，ICDs的J0值比QCDs低一个数量级以上；结合对器件性能影响的讨论，我们基于同一框架清晰揭示了带间级联结构相较于子带间量子级联结构的优势。这种涵盖QCDs和ICDs的整体图景，从统一优值指标的视角提供了启示，将为两类器件的未来发展提供有益指导。

    关键词： 饱和电流密度，带间级联，量子级联，开路电压

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2020年IEEE第十一届拉丁美洲电路与系统研讨会（LASCAS） - 哥斯达黎加圣何塞（2020.2.25-2020.2.28）] 2020年IEEE第十一届拉丁美洲电路与系统研讨会（LASCAS） - 利用开路电压像素提升非制冷红外成像器性能

    摘要： 提出了一种利用处于正向偏置区、能产生开路电压的光电探测器构建的拓扑结构。将该光电探测器的阳极连接至工作在亚阈值区的MOSFET器件栅极，为新型开路电压像素（VocP）奠定了基础。文中阐述了描述有效光电探测器响应及性能优势的理论分析，并展示了采用0.18微米CMOS工艺制造的集成电路（IC），该电路通过改进直接注入像素以支持VocP前端和模拟输出读出。该IC可用于测试工作于光电流模式和VocP模式的中波红外（IR）光电二极管。将VocP像素与传统反向偏置电流模式光电探测器配置进行了对比。仿真、建模及测量结果表明：相较于直接光电流检测，VocP具有更高的灵敏度和更快的响应速度。

    关键词： 模型、投资回报率、开路电压、读出、中波红外、中波、开路电压

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 溅射并硒化的Sb2Se3薄膜太阳能电池，开路电压超过500毫伏

    摘要： 硒化锑（Sb2Se3）是一种具有环境友好和成本效益的光伏潜在吸收材料，近年来已取得显著进展。然而，由界面和/或体缺陷态导致的严重开路电压（Voc）损失成为进一步提高效率的主要障碍。本工作通过溅射和硒化的Sb前驱体薄膜的有效化合反应制备了Sb2Se3吸收层。在适当的Sb前驱体厚度和优化的硒化条件下，成功实现了具有大晶粒、良好择优取向和精确化学成分的Sb2Se3薄膜自组装生长。制备了衬底结构的Sb2Se3薄膜太阳能电池，其中冠军器件功率转换效率达到6.84%，与最先进的器件相当，代表了溅射Sb2Se3太阳能电池的最高效率。重要的是，高达504 mV的高Voc与Sb2Se3吸收层中深能级缺陷密度的降低、Sb2Se3/CdS异质结界面的界面缺陷钝化以及额外的异质结热处理诱导的Cd和S相互扩散密切相关。这种显著提高的Voc显示出Sb2Se3太阳能电池应用范围扩大的巨大潜力。

    关键词： 开路电压，硒化，Sb2Se3太阳能电池，元素间扩散，溅射

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过调节聚合物侧链苯环单元上烷基链位置实现高效聚合物太阳能电池的非辐射复合能量损失降低

    摘要： 非辐射复合能量损失（ΔE3）对提升聚合物太阳能电池（PSCs）器件效率具有关键作用。迄今为止，通过分子设计降低ΔE3尚无明确解决方案。本研究报道了两种共轭聚合物PBDB-P-p和PBDB-P-m，它们分别由苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩（BDT）与对位或间位取代烷硫基链的侧链苯环、以及苯并[1,2-c:4,5-c′]二噻吩-4,8-二酮（BDD）聚合而成。这两种聚合物具有不同的温度依赖性聚集特性，但分子能级相近。当采用BO-4Cl作为受体制备PSCs时，PBDB-P-p:BO-4Cl器件实现了13.83%的最高光电转换效率（PCE），而PBDB-P-m:BO-4Cl最佳器件则展现出更高的14.12% PCE。两种PSCs相近的短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）归因于其形成的有效纳米尺度相分离结构（原子力显微镜AFM测量证实）。研究发现，基于PBDB-P-m的器件比PBDB-P-p器件具有高一个数量级的电致发光量子效率（EQEEL），这可能源于PBDB-P-m薄膜中相对较弱的聚集效应。因此，PBDB-P-m器件开路电压（VOC）显著提升至0.86 V，而PBDB-P-p器件仅为0.80 V。本研究为共轭聚合物烷硫基侧链取代位点的结构优化提供了可行途径，通过降低PSCs中的非辐射复合能量损失来提升VOC。

    关键词： 聚合物太阳能电池，开路电压，非辐射复合能量损失，聚合物给体，烷硫基取代位置

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 具有高LUMO能级的茚-C60双加成电子传输材料提升锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压与效率

    摘要： 锡基卤化物钙钛矿材料是与铅基材料具有相似光电特性的环保型光吸收剂。然而，由于模仿了为铅基器件设计的典型结构，其太阳能电池的开路电压（VOC）因锡基钙钛矿与电荷传输层之间的能级失配而显著偏低。本研究报道电子传输层（ETL）的未占据分子轨道（LUMO）能级对锡基钙钛矿太阳能电池（PSCs）的VOC影响显著——这与铅基器件形成鲜明对比。采用LUMO能级远高于常规ETL的茚-C60双加成物（ICBA）作为电子传输层，可减小其与混合甲脒/苯乙铵锡碘化物（FA0.9PEA0.1SnI3）钙钛矿材料导带最小值之间的能级偏移。由此降低的界面VOC损耗使该器件获得0.651V的开路电压，创下FA基锡钙钛矿PSCs迄今最高纪录，同时实现7.05%的冠军光电转换效率。该结果表明针对锡基PSCs重新设计专用器件结构的重要性。

    关键词： 开路电压、电子传输、钙钛矿太阳能电池、无铅、锡

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • PERC太阳能电池局部背表面场开路电压的纳米级直接测绘

    摘要： 开路电压（VOC）是衡量太阳能电池性能及退化程度的关键通用指标，适用于从光伏面板到实验室规模的光伏器件。然而由于空间分辨率、电压分辨率和/或测量时间的实验限制，在纳米尺度检测VOC更具挑战性。为此，本研究采用导电原子力显微镜技术直接测定局部VOC，重点针对全球工业级光伏面板生产中最常见的单晶钝化发射极背接触（PERC）电池。通过横截面单晶PERC电池展示了该技术——沿多铝硅化物通孔贯穿背面发射极的整个圆周进行检测。VOC分布图显示：由于铝元素按设计扩散，局部背表面场向下方p型硅吸收层延伸约2微米。这种高空间分辨率的光伏性能测绘方法，对于直接观察工艺参数影响以及识别硅基和其他光伏技术的退化特征具有特别重要的应用前景。

    关键词： 太阳能电池，纳米级，导电原子力显微镜，开路电压，PERC电池

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 两种供体异构体通过非共价构象锁定形成的理想合金用于三元有机太阳能电池

    摘要： 基于合金模型的三元有机太阳能电池（OSCs）通过形态学优化同步提升光电流、并通过能级调控提高开路电压（Voc），在最大化器件性能改进方面具有巨大潜力。然而，合理设计兼容材料并构建有效合金仍具挑战。本研究设计合成了两种供体异构体BT-TO-ID和BT-OT-ID（其烷氧基团通过非共价构象锁定于不同位置），以获得"理想合金"。当组分在全范围内变化时，观测到三元共混物开路电压在二元共混物电压极限间呈线性可调，证实了三元共混物呈现理想合金特性。由于两种异构体间强相互作用，三元共混物中观察到面朝分子堆积与适宜相分离，这促进了电荷传输并抑制电荷复合。与基于BT-OT-ID的二元器件相比，三元共混器件性能分别获得76%和29%的显著提升。因此，本研究为三元OSCs中构建有效合金提供了潜在的分子设计策略。

    关键词： 开路电压，非共价构象锁定，合金模型，器件性能，分子堆积，相分离，三元有机太阳能电池，给体异构体

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 二维Ruddlesden-Popper钙钛矿太阳能电池的能量学与能量损失

    摘要： 二维Ruddlesden-Popper钙钛矿（RPPs）因其优异的稳定性和可观的效率，正成为三维同类材料的潜在挑战者。然而，关于二维RPPs能量学的基本问题尚未明晰。本研究系统探究了(PEA)?(MA)???Pb?I????/[6,6]-苯基-C??-丁酸甲酯（PCBM）界面在不同n值（1、3、5、40和∞）下的能量特性。发现二维RPP界面（n=3、5和40）形成n-n结而非纯二维/三维情形（n=1和∞）的p-n结。苯乙铵碘配体上的电势梯度显著降低表面功函数，促进光生载流子分离——电子在界面处从钙钛矿晶格转移至配体，从而减少电荷复合。这使得基于二维RPP（n=5）/PCBM的钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有最小能量损失和最高开路电压（Voc）。通过在纯三维钙钛矿与PCBM间插入薄层二维RPP盖帽层，PSCs的Voc显著提升94 mV，该机制进一步得到验证。Mott-Schottky分析的电容-电压测试表明，这种Voc提升源于界面电势增强。

    关键词： 能量损失、二维Ruddlesden-Popper钙钛矿、开路电压、钙钛矿太阳能电池、能量学

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过氯化聚合物给体提高开路电压，使二元有机太阳能电池效率超过17%

    摘要： 单结聚合物太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）近期取得了显著突破。大量研究报道显示，基于PM6:Y6二元体系可实现超过16%的PCE。为进一步提升掺杂小分子受体（SMA）Y6的二元有机太阳能电池（OSC）效率，我们采用HOMO能级更深的PM7替代PM6。通过热铸法制备的PM7:Y6体系因开路电压（VOC）提升，最终实现了高达17.0%的PCE。相较于PM6，PM7较低的HOMO能级增大了ELUMO-供体与EHOMO-受体之间的能隙，该能隙与VOC成正比。本研究为单结二元PSCs提供了高PCE方案，对PM7相关器件制备及PSCs商业化具有重要意义。

    关键词： 二进制系统、功率转换效率、开路电压、单结

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 由铁电畴定义的二维串联光伏电池

    摘要： 近期，大量研究致力于实现p型和n型二维（2D）材料的紧密接触，以构建适用于光电探测器和光伏器件的p-n结。然而迄今为止，所有基于二维材料的光伏电池均为单p-n结结构，其开路电压通常受限于半导体材料的带隙。本研究采用扫描探针畴极化方法对铁电薄膜进行极化，成功制备出具有附加开路电压和输出功率的串联连接MoTe2光伏电池。这种非易失性MoTe2 p-n二极管展现出100的整流比。作为光电探测器时，该器件无需任何栅压或偏置电压即可实现220 mA/W的响应度和41%的外量子效率。其开路电压随串联p-n结数量的增加呈线性增长，且可超越多层MoTe2的带隙值。

    关键词： 光伏电池、二碲化钼、开路电压、二维材料、铁电畴

    更新于2025-09-23 15:19:57