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理解Cu-In-Ga-S纳米粒子致密性对钙钛矿太阳能电池空穴传输的影响
摘要： 尽管紧凑型空穴传输层（HTL）薄膜一直被视为钙钛矿太阳能电池（PSCs）的必备条件，但其致密性对器件性能的影响却鲜少被详细研究。本研究基于FTO/CIGS/钙钛矿/PCBM/ZrAcac/Ag器件结构，结合光物理表征手段系统探究了该因素对器件性能的影响。通过调节旋涂速度，可控制FTO基底上CIGS薄膜的晶粒尺寸与覆盖比率，进而改变阳极界面的空穴转移效率。当转速为4000转/分钟时，钙钛矿与改性FTO之间的能级偏移降至最小值0.02电子伏特，此时器件性能最佳——转换效率达15.16%，开路电压为1.04伏特，且迟滞效应得到抑制。我们认为：基于所提出的机理，通过调控CIGS中间层的晶粒尺寸与覆盖比率的平衡点，可在界面载流子传输与复合的竞争中实现最优状态。本文深化了对PSC器件界面空穴转移机制的理解，将助力高性能器件的未来设计。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、紧凑性、铜铟镓硫、空穴转移、空穴传输层、复合
更新于2025-11-21 10:59:37
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具有形态调控空穴传输性能与增强紫外光稳定性的高性能三元有机太阳能电池
摘要： 三元体异质结（BHJ）策略通过协同结合富勒烯与非富勒烯受体的优势，被视为提升有机太阳能电池（OSC）功率转换效率（PCE）的有效途径。本研究将富勒烯衍生物ICBA作为形貌调节剂引入非富勒烯体系PBDB-T-2F:BTP-4Cl（PM6:BTP-4Cl）中，制备出高性能三元OSC。无定形ICBA因其与BTP-4Cl相具有良好混溶性，倾向于均匀分布于BTP-4Cl相形成混合良好的受体畴，显著降低不利相分离导致的激子衰减损失并增强三元共混物的BHJ形貌稳定性。适量添加ICBA可诱导高效的远程福斯特共振能量转移至BTP-4Cl，并促进BTP-4Cl向PM6的超快空穴转移过程，从而提升实际器件的载流子生成效率。最终优化的三元OSC不仅实现平均PCE超过16.5%，更因紫外光捕获增强、电荷转移加速、载流子传输更平衡及纳米结构形貌更稳定，展现出优于二元对照器件的紫外光稳定性。该研究为同时提升高效三元OSC器件性能与抗紫外光性能提供了新思路。
关键词： 空穴转移、非富勒烯、紫外光稳定性、三元有机太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于二维CdSe纳米片电荷转移过程的高性能光电探测器混合纳米结构
摘要： 二维(2D)半导体胶体纳米片(NPLs)因其优异的光学特性展现出作为光捕获材料的巨大潜力。本研究通过调控电荷转移过程，设计了不同厚度CdSe纳米片与吩噻嗪(PTZ)的杂化纳米结构，制备出高性能光电探测器。PTZ存在时CdSe NPLs荧光显著猝灭及平均衰减时间缩短揭示了电荷转移过程。瞬态吸收(TA)光谱分析表明，CdSe NPLs单层(ML)厚度变化会调控热载流子冷却动力学。此外，PTZ存在下CdSe NPLs的激子复合减缓证实了高效的电荷分离。在1.5V偏压下，优化的CdSe NPLs-PTZ杂化体系光电流较纯3ML CdSe NPLs显著增强（~4.7×103倍光电暗电流比，纯样品约10倍）。该优化杂化体系测得的外量子效率约40%，最高比探测率4×1011 Jones，响应时间107毫秒，响应值达160 mA/W。这些高效参数明确表明CdSe NPLs-PTZ杂化系统是超灵敏光电探测器的理想替代方案。
关键词： 二维胶体纳米片、光电探测器、空穴转移、杂化材料、光电流
更新于2025-09-23 15:19:57
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纳米团簇再生在调控金属纳米团簇敏化太阳能电池功率转换效率中的作用
摘要： 金属纳米团簇（NCs）已成为光能转换应用中染料和量子点的可行替代方案。尽管近年来功率转换效率（PCE）显著提升且可用作敏化剂的NCs种类增多，但人们对NCs中各类界面电荷转移、传输及复合过程仍缺乏全面认知。这种理解对于建立高效光电极的NCs设计原则至关重要。本研究通过瞬态吸收光谱和电化学阻抗谱这两种能揭示NCs敏化剂真实优势与局限的方法，精心设计了对Au和Ag两种代表性NCs的对比研究。低NC再生效率是限制金属纳米团簇敏化太阳能电池（MCSSCs）性能的最关键因素。由空穴转移动力学迟缓导致的缓慢再生过程不仅限制了光电流生成效率，更深刻影响MCSSCs的稳定性。这一发现亟需开发具有强空穴提取能力且无腐蚀性的高效氧化还原对。研究还揭示了Au与Ag NCs在光电极中的不同界面行为，表明通过共敏化同时利用两类NCs的优势或采用AuAg合金NCs，可能是进一步提升MCSSCs PCE的途径。
关键词： 金属纳米团簇、再生、光能转换、太阳能电池、空穴转移
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过埃级厚度的界面偶极层对等离子体金属与半导体之间扩散电势的任意调控
摘要： 局域表面等离子体共振（LSPRs）因其独特的远场和近场光学特性及应用而备受关注。此外，作为化学势的等离子体纳米颗粒费米能级，是控制等离子体纳米颗粒与半导体界面处热电子/空穴转移的关键特性之一。本文通过调控界面偶极层尝试控制等离子体体系的扩散电势，制备了以金纳米颗粒（Au-NPs）为中间层、钛酸锶（SrTiO3）为电子传输材料、氧化镍（NiO）为空穴传输材料的固态光电转换器件。在Au-NPs/SrTiO3/NiO三相界面原子层尺度沉积铝酸镧界面偶极层，并通过光电测量研究其效应。关键发现是：通过调控界面偶极层的平均厚度与方向，可任意控制等离子体金属与半导体间的扩散电势。仅插入一个厚度不足0.5纳米的单原子层（uc）界面偶极层，就能显著调控等离子体纳米颗粒与周围介质间形成的扩散电势。这种方法无需施加外?。ㄈ缙够蚬庹眨┗蚋谋浠〔牧霞纯傻骺氐壤胱犹宓缡疲绕涠缘壤胱犹迤骷呒壑怠媒缑媾技悴唤瞿芙档?、还能提升数百毫伏量级的开路电压。
关键词： 界面偶极子、费米能级、钛酸锶、氧化镍、空穴转移、热电子、铝酸镧、金纳米粒子、光电转换、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:19:57
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非富勒烯有机太阳能电池中纳米相形态调控的超快空穴转移与载流子传输
摘要： 非富勒烯受体（NFA）在高效率有机太阳能电池（OSC）领域备受关注。尽管分子特性（包括结构与能量学）对电荷转移的影响已得到广泛研究，但宏观相态特性的作用尚未揭示。本研究通过结合具有超高时间分辨率的超快光谱技术与兼具高空间及化学分辨率的光诱导力显微镜（PiFM），系统关联了纳米尺度相形态对光激发空穴转移（HT）过程及光伏性能的影响。在PM6/IT-4F体系中，我们观察到双相HT行为：包含一个次要的超快界面过程（<100飞秒）和一个主导的扩散介导HT过程（持续至约100皮秒），该过程强烈依赖于相分离程度。由于电荷转移与传输的相互作用，当NFA的优化相畴尺寸为20~30纳米时器件性能最佳。本研究表明相形态对高效率OSC具有关键影响。
关键词： 光诱导力显微镜、相形态、超快光谱学、有机太阳能电池、空穴转移、非富勒烯受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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粘度添加剂促进全聚合物光伏共混物中的空穴转移
摘要： 粘度调节剂被广泛应用于提升有机光电器件的机械柔韧性。然而，粘度添加剂对电荷动力学的影响仍知之甚少。本研究报道了高粘度聚合物添加剂在全聚合物有机光伏共混物中对电子与空穴转移动力学产生显著差异性影响的观测结果。通过超快瞬态吸收光谱技术，我们发现向共混物中引入粘度添加剂时，受主材料中电荷转移激子产生的空穴转移过程得到显著促进，而给体材料中局域激子产生的电子转移过程几乎保持不变。我们认为介电屏蔽效应的改变是该添加剂影响电荷动力学的潜在机制。这一发现为通过调控介电环境来设计高性能柔性有机光伏器件提供了新策略。
关键词： 电子转移、空穴转移、粘度添加剂、介电屏蔽、全聚合物光伏共混物
更新于2025-09-19 17:13:59
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与氮氧自由基耦合的光激发胶体CdSe量子点的超快空穴提取
摘要： 与2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）自由基相关的有机自由基在与II族硫属化物胶体量子点（QDs）结合时，被称为光致发光猝灭剂，但这一现象的机制至今尚未明确。通过结合时间分辨光致发光和瞬态吸收光谱技术，我们证明与4-氨基-TEMPO结合的光激发胶体CdSe量子点会发生高效还原猝灭，即空穴从量子点的价带转移到有机顺磁物种。有趣的是，对于结合的4AT，该过程发生在亚皮秒时间尺度上；分子物种以如此大的速率常数从光激发CdSe量子点提取空穴的情况十分罕见，这凸显了TEMPO衍生物在介导涉及胶体CdSe量子点的高效氧化还原过程中所具有的潜力。
关键词： TEMPO、光致发光猝灭、超快光谱学、胶体量子点、空穴转移
更新于2025-09-12 10:27:22