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利用石墨烯量子点抑制染料敏化太阳能电池中的电荷传输与电子复合
摘要： 本研究中，通过不同浓度的石墨烯量子点（GQDs）溶液敏化TiO?光电极，以提升染料敏化太阳能电池（DSSC）的光伏性能和电荷传输能力。对比原始TiO?与TiO?-GQDs光电极的性能，探究GQDs掺杂对DSSC的影响。研究发现GQDs使TiO?光电极在可见光范围（λ=375-600nm）的吸光度增强，从而获得最高电流密度（Jsc）和光子-电流转换效率（?c）。以7.5mg/ml GQDs浓度敏化的电池（PG 7.5）表现最优，其Jsc达15.49mA·cm?2（提升28.07%），?c为6.97%（提升70.83%），显著优于原始TiO?电池（12.10mA·cm?2，4.08%）。GQDs的荧光特性可在紫外激发下增强可见光区发射，促进光电极产生更多电子-空穴对，优化光伏参数。PG 7.5电池还呈现最低串联电阻（Rs=36.60Ω）、最高电荷转移电阻（Rct2=41.98Ω）及最长电子寿命（6.33ms），这可能源于TiO?/染料/电解质界面复合的抑制，最终实现53.42%的最高电荷收集效率（CCE）。电化学阻抗谱（EIS）分析证实PG 7.5电池同时具有最佳光伏性能与光子-电流转换效率（PCE）。研究表明GQDs可有效提升DSSC的光伏参数与电荷收集效率。
关键词： 电荷收集效率，GQDs-DSSC，TiO2-GQDs，电荷传输
更新于2025-11-14 17:04:02
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单相并网光伏逆变器数字锁相环的设计与实现
摘要： 卟啉敏化剂的结构理性设计对染料敏化太阳能电池（DSSCs）至关重要，因为单个原子的改变就可能显著影响光伏性能。我们通过单原子替换——将公认的强吸电子基团苯并噻二唑（BTD）单元替换为更强的吸电子基团吡啶噻二唑，将其引入广泛应用的D-卟啉-三键-受体敏化剂骨架中作为辅助受体。通过对比苯并噻二唑取代的SGT-020卟啉，研究了吡啶噻二唑基团对D-π-A型卟啉敏化剂光学、电化学及光伏性质的影响。吡啶噻二唑取代的SGT-024卟啉染料发生红移，其吸收范围理论上可实现比SGT-020更高的光捕获效率（LHE）。然而在标准全球AM 1.5G太阳光条件下，采用SGT-020和SGT-024制备的所有器件经测试显示：基于SGT-020的DSSC效率达10.3%，而基于SGT-024的DSSC仅4.2%。主要原因是SGT-024基DSSC的电荷收集效率较低，这归因于其在TiO2光阳极上倾斜的染料吸附模式，可能导致更快的电荷复合，最终造成较低的短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和光电转换效率（PCE）。
关键词： D-π-A结构卟啉，电荷收集效率，受体单元，电荷复合，染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-23 15:23:52
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四氯化钛表面处理对提高染料敏化太阳能电池电荷传输性能及整体性能的影响
摘要： 本研究考察了二氧化钛（TiO?）光电极经四氯化钛（TiCl?）处理后染料敏化太阳能电池（DSSC）的光伏特性与电化学性能。实验制备了未处理、预处理及后处理的三种光电极以构建完整DSSC。将光电极置于40mM TiCl?溶液中80℃敏化30分钟，随后500℃烧结。场发射扫描电镜（FESEM）分析显示，TiCl?处理显著增大了TiO?纳米颗粒的颈部连接与粒径尺寸，从而优化了电子传输路径。经后处理的TiO?层因与FTO基底结合紧密且分布均匀，光吸收强度提升，使电流密度从12.1 mAcm?2增至18.95 mAcm?2（增幅56.7%），光电转换效率从4.08%提升至8.03%（增幅96.9%）。电化学阻抗谱表明，处理后TiO?/电解质界面电荷转移电阻从16.11Ω增至24.06Ω（增幅49.39%），有效抑制了电荷复合。电子寿命由0.4 ms延长至1.59 ms，使电荷收集效率较未处理电极提高31.09%，证实TiCl?处理对DSSC界面电荷分离与收集具有关键作用。
关键词： 电荷传输，染料敏化太阳能电池表面处理，四氯化钛，电荷收集效率（CCE）
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有混合电极结构的钙钛矿太阳能电池
摘要： 本研究展示了一种具有新型混合电极结构的钙钛矿太阳能电池（PSCs），该结构使单个器件既能以垂直（三明治）构型也能以横向（背接触）构型的电极方式运行。通过在预制的背接触PSC器件顶部额外沉积阳极，实现了这种混合结构，最终形成具有三个电极的器件——一个共用电极和两个阳极。针对两种工作模式测试评估了器件性能，并采用半解析模型结合耦合光电模拟来解释实验结果。研究发现，由于接触界面附近本征狭窄的耗尽区，背接触器件结构的电荷收集效率明显低于三明治器件结构。这一发现揭示了这两种架构性能差异的原因。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、电荷收集效率、混合电极结构、背接触、三明治构型
更新于2025-09-12 10:27:22
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辅助受体中单原子改变对卟啉基染料敏化太阳能电池光伏性能的显著影响
摘要： 卟啉敏化剂的理性设计对染料敏化太阳能电池（DSSCs）始终至关重要，因为单个原子的改变就可能显著影响光伏性能。我们通过单原子替换——将已知强吸电子基团苯并噻二唑（BTD）单元作为辅助受体，引入吡啶噻二唑基团（一种更强的吸电子基团）到经典的D-卟啉-三键-受体敏化剂骨架中。通过对比苯并噻二唑取代的SGT-020卟啉，研究了吡啶噻二唑基团对D-π-A型卟啉敏化剂光学、电化学及光伏性能的影响。吡啶噻二唑取代的SGT-024卟啉染料发生红移，其吸收范围理论上可实现比SGT-020卟啉更高的光捕获效率（LHE）。然而，在标准全球AM 1.5G太阳光条件下，采用SGT-020和SGT-024制备的所有器件经评估显示：基于SGT-020的DSSC效率达10.3%，而基于SGT-024的DSSC效率仅为4.2%。主要原因是SGT-024基DSSC的电荷收集效率较低，这归因于染料在TiO2光阳极上倾斜的吸附模式，可能导致更快的电荷复合，最终致使短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）及光电转换效率（PCE）降低。
关键词： 电荷收集效率、染料敏化太阳能电池、D-π-A结构卟啉、受体单元、电荷复合
更新于2025-09-11 14:15:04
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衬底对单晶CVD金刚石电荷载流子输运特性的影响及8毫米方形辐射能量谱仪
摘要： 为扩大金刚石辐射能量谱仪的敏感区域，在Element Six公司制造的8毫米见方"通用级"CVD单晶金刚石衬底上生长了自支撑化学气相沉积(CVD)单晶。采用此前在高压高温(HP/HT)IIa型单晶金刚石衬底上生长CVD单晶时获得的空穴μτ积为3×10?? cm2/V的生长条件。使用5.486 MeV α粒子测得两种载流子的电荷收集效率(CCE)达99.9%，空穴和电子的能量分辨率分别为0.39%和0.5%。该能量分辨率均匀性足以满足辐射能量谱仪使用要求。但实测获得空穴和电子的μτ积分别为(5.0±0.4)×10??和(1.8±0.2)×10?? cm2/V，这些数值比采用相同生长条件在HP/HT IIa型金刚石衬底上生长的CVD单晶相应值约低一个数量级。
关键词： 电荷收集效率、μτ积、能量分辨率、辐射探测器、均匀性
更新于2025-09-09 09:28:46