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oe1(光电查) - 科学论文

23 条数据
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  • 利用顺式富勒吡咯烷构建界面桥,实现高效且稳定性增强的平面钙钛矿太阳能电池

    摘要: 富勒烯衍生物,尤其是经过定向官能团化修饰后,具有高效钝化钙钛矿与电子传输层界面缺陷的潜力。本研究合成了一种含氨基官能团的富勒烯衍生物——2,5-二苯基C60富勒吡咯烷(DPC60),并将其作为平面钙钛矿太阳能电池(PSCs)中钙钛矿与SnO2之间的界面层。DPC60的顺式构型及特定氨基官能团有效增强了钙钛矿与DPC60间的化学相互作用,促进了界面处钙钛矿缺陷的钝化。DPC60适宜的能级水平及SnO2/DPC60薄膜导电性的提升,有利于钙钛矿层电子的提取。因此,采用DPC60的PSCs实现了20.4%的功率转换效率(PCE)且具有高度重现性,显著高于未修饰SnO2器件(18.8%)。此外,疏水性DPC60层抑制了异相成核并提高了钙钛矿薄膜的结晶度,从而增强了器件稳定性——在1个太阳光连续照射及55±5°C热老化200小时后仍保持初始效率的82%。

    关键词: 富勒烯衍生物、化学相互作用、钙钛矿太阳能电池、钝化、能级排列

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 热退火对有机异质结能级排列及全聚合物太阳能电池相应电压损失的影响

    摘要: 能级匹配排列是实现有机发光二极管、光伏器件和场效应晶体管等高效有机器件的关键要求。与广泛研究的形貌影响及相应器件性能不同,热应力/退火对器件能级排列及相关特性的影响讨论较少。本研究采用全聚合物太阳能电池(all-PSCs)来探究热退火对能级排列的影响及其对器件性能的相应作用。研究发现通过热退火可实现优化的能级排列。能级重新排列会在给体/受体界面引入界面偶极层,通过降低激子复合来促进电荷产生,从而显著降低电压损耗,提升全聚合物太阳能电池的性能。

    关键词: 热退火、电压损失、聚合物太阳能电池、通用设计规则、能级排列

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 界面能级排列对倒置钙钛矿太阳能电池载流子动力学及光伏性能的影响

    摘要: 金属掺杂是优化反式钙钛矿太阳能电池中NiOx作为空穴传输材料的有效方法,有助于界面能级排列的优化,但其对载流子动力学和器件性能的影响机制尚需进一步阐明。本研究通过锂掺杂获得能级调控的NiOx薄膜,并利用紫外光电子能谱仪进行表征。通过瞬态光电压/光电流和瞬态荧光动力学技术,揭示了NiOx能级排列对载流子转移与复合动力学的影响。锂掺杂可显著降低NiOx价带位置,其中4%锂含量使NiOx与钙钛矿实现最佳能级匹配及最优电荷分离/转移能力(光致发光结果证实)。对应器件展现出优异光伏参数,冠军功率转换效率达17.34%,较纯NiOx器件提升37%。结果表明:适当金属掺杂能优化空穴传输材料能级以匹配钙钛矿,从而高效促进电荷分离并抑制复合,最终提升器件性能。

    关键词: 掺锂氧化镍,倒置钙钛矿太阳能电池,电荷传输/复合动力学,能级排列

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 高效且热稳定的CsPbI?Br钙钛矿太阳能电池的界面能级调控

    摘要: 基于无机混合卤化物CsPbX3的钙钛矿太阳能电池(PeSCs)因其相比有机-无机杂化体系具有更优的热稳定性,正成为最具前景的钙钛矿电池类型之一。然而,器件性能不理想及高加工温度阻碍了其实际应用发展。本研究提出一种简便方法:通过掺杂经典碱金属碳酸盐Cs2CO3来调控溶胶-凝胶法制备的ZnO电子传输材料(ETM)的能级与电学特性。相较于纯ZnO,Cs2CO3掺杂ZnO与CsPbI2Br钙钛矿层接触时具有更理想的界面能级匹配,可将欧姆损耗降至可忽略水平。优化后的器件开路电压提升至1.28 V,同时填充因子与短路电流均获提高,在刚性玻璃基底和柔性塑料基底上分别实现了16.42%与14.82%的功率转换效率。Cs2CO3掺杂ZnO/CsPbI2Br界面的缺陷钝化还赋予器件优异热稳定性,在85°C老化200小时后仍保持初始效率的81%。

    关键词: 能级排列、柔性钙钛矿太阳能电池、热稳定性、全无机钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 钙钛矿太阳能电池器件建模的见解

    摘要: 从这一视角出发,我们通过建模与模拟探究了钙钛矿太阳能电池的器件物理特性。我们讨论了影响钙钛矿太阳能电池建模的多种因素,包括离子作用、介电常数、态密度以及复合损耗的空间分布。通过重点研究钙钛矿光伏器件中非理想能级排列的影响,我们揭示了低复合钙钛矿材料的一个独特特征——界面处主要电子自诱导偶极的形成,该现象显著提升了内建电势与器件开路电压。最后,我们探讨了钙钛矿光伏领域器件建模的未来方向,阐述了若干亟待解决的关键问题,而器件模拟将成为推动该领域未来发展的重要有力工具。

    关键词: 器件物理、态密度、模拟、器件建模、复合损耗、介电常数、钙钛矿太阳能电池、能级排列

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 地球丰产元素Cu-Zn-Sn-S太阳能电池中替代电子传输层的a-TiO?/Cu-Zn-Sn-S界面能级排列与纳米尺度研究

    摘要: 多年来,以丰富地球元素和纯硫化物为原料的铜锌锡硫(CZTS)太阳能电池效率一直停滞在9.4%左右,而其同类产品铜铟镓硒(CIGS)的效率已超过22%??返缪梗╒OC)偏低是导致效率低下的主要挑战因素,这是由严重的非辐射界面复合引起的。传统CZTS-CdS界面因能量级排列不当和晶格失配存在较高缺陷态,加剧了陷阱辅助复合效应,从而导致低开路电压。本研究提出采用非晶态二氧化钛(带隙Eg=3.8 eV)作为传统低带隙硫化镉(Eg=2.4 eV)层的理想替代材料。通过X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对CZTS-TiO2层表面及界面进行了研究,结果显示CZTS-TiO2界面呈现有利的"尖峰"状构型,其导带偏移值为0.17 eV。利用开尔文探针力显微镜对CZTS-TiO2层界面进行纳米尺度探测表明,与传统CZTS-CdS界面相比,CZTS-TiO2界面的复合势垒更高?;贑ZTS-TiO2异质结的光电探测器中光生载流子的快速衰减响应和较低持续光电导现象进一步验证了研究结果。能级排列与纳米尺度界面研究表明,二氧化钛可作为丰富地球元素CZTS太阳能电池极具前景的缓冲层替代材料。

    关键词: XPS、TiO2、CZTS、CdS、能级排列、KPFM、UPS、太阳能电池、界面复合

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 协同界面能带排列优化与缺陷钝化实现高效简易结构钙钛矿太阳能电池

    摘要: 高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池(ETL-free PSCs)凭借其低成本简化设计,能极大推动钙钛矿电池的大面积柔性应用。然而ETL层的缺失通常会导致氧化铟锡(ITO)/钙钛矿界面能级失配,限制电荷转移与收集,造成严重能量损失和器件性能低下。为此,研究引入极性非共轭小分子修饰剂,通过固有偶极作用(经光电子能谱和开尔文探针力显微镜验证)降低ITO功函数并优化界面能级排列。由此形成的无势垒ITO/钙钛矿接触界面既促进高效电荷转移,又抑制非辐射复合,使器件同时获得更高的开路电压、短路电流密度和填充因子。最终功率转换效率从12.81%大幅提升至破纪录的20.55%,达到先进ETL结构钙钛矿电池水平。同时界面缺陷钝化与电荷积累抑制使器件稳定性增强,迟滞效应降低。这项工作通过简易电极修饰实现界面电子结构调控,为发展高效、柔性、可回收的低成本简化型ETL-free PSCs提供了新途径。

    关键词: 钙钛矿太阳能电池、能级排列、功函数、非共轭小分子、电子传输层

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • MoO<sub>x</sub>热退火导致有机太阳能电池性能退化的机理

    摘要: 在这项工作中,我们以P3HT:PC61BM体异质结(BHJ)器件为参考体系(该体系在BHJ的空穴提取侧使用了MoO3,其性能依赖于BHJ/MoO3界面处强偶极子的形成),并对此进行了广泛研究。我们观察到,在器件制备过程中进行退火处理的时间不同,器件性能会因MoOx向BHJ扩散而导致界面分别形成锐利或相对弥散的状态,从而出现性能提升或下降的现象。热退火后该界面偶极子强度的测量值与界面宽度及器件性能高度相关:锐利界面会产生更强的偶极子并提升器件性能。这一现象预计适用于聚合物BHJ上蒸镀涂层(无论涉及何种聚合物)的普遍情况。

    关键词: 有机太阳能电池,界面偶极子,三氧化钼,热退火,能级排列

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于高效反式钙钛矿太阳能电池的螺环连接分子空穴传输材料

    摘要: 螺环连接化合物已被用作构建高效常规架构(n-i-p)钙钛矿太阳能电池(PSCs)的基准空穴传输材料(HTMs)。然而,对掺杂剂的过度依赖不仅使器件制备复杂化,还引发器件长期稳定性问题。本研究报道了溶液法制备的无掺杂螺环分子可作为优质HTMs用于制备高效倒置(p-i-n)PSCs。通过合理选择正交溶剂,我们实现了均匀无针孔钙钛矿薄膜的溶液沉积,同时不损害螺环界面层的空穴提取能力。为验证该策略的普适性,我们并行研究了三种螺环分子作为一步溶液法CH3NH3PbI3 PSCs的HTMs。得益于有利的能级匹配和高空穴迁移率,基于spiro-TTB HTM的太阳能电池实现了18.38%的高效率,开路电压(VOC)高达1.09 V。这些结果表明,专为常规结构器件开发的小分子HTMs在制备经济高效且高性能的倒置PSCs方面具有巨大潜力。

    关键词: 倒置太阳能电池、能级排列、螺环连接化合物、钙钛矿

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 具有级联能量排列的电子传输双层结构,用于高效钙钛矿太阳能电池

    摘要: 电子传输层(ETLs)与钙钛矿之间的能级匹配对钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能具有重要影响。目前主要通过两种方法调控ETLs的能级:1)采用异价金属阳离子掺杂ETLs;2)构建不同材料的异质结双层结构。然而异质结双层中的突变界面会引发载流子复合问题。本研究通过低温旋涂工艺,将Sb掺杂SnO?(Sb-SnO?)与SnO? ETLs堆叠制备出同质结双层ETL。通过引入Sb元素及改变堆叠顺序实现了能级调控。具有级联能级排列的Sb-SnO?/SnO?双层ETL使器件获得20.73%的最高光电转换效率(超过单层SnO?的18.23%和Sb-SnO?的19.15%),而具有势垒能级排列的SnO?/Sb-SnO?双层器件性能最差。光致发光、电导率和阻抗表征证实,级联双层ETL能有效促进电荷分离并抑制载流子复合。这种能级可调的同质结双层ETL为高效PSCs的界面工程开辟了新方向。

    关键词: 电子传输层、钙钛矿太阳能电池、能级排列、双层结构、二氧化锡

    更新于2025-09-11 14:15:04