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频率调制激励下开尔文探针力显微镜测量光生载流子动力学所用单点光谱曲线的数值分析
摘要： 近年来，纳米结构与光传输机制之间复杂相互作用的研究，对许多新兴光伏技术的发展至关重要。在此背景下，频率调制激励下的开尔文探针力显微镜已成为探测光生载流子动力学、获取多种光伏材料纳米尺度载流子寿命的有效技术。然而，基于该方法的某些数据解读仍存在争议，例如可能存在的电容伪影问题。数据拟合过程中采用的数学模型也需特别关注，因其对时间常数计算具有决定性影响。本文提出并验证了一种自动数值模拟方法，可预测光伏材料中平均表面光电压谱线随频率调制激励源变化的行为，从而实现模拟结果与实验数据的对比。我们阐述了该模拟方法的通用原理，并将其与先前采用频率调制激励下单点开尔文探针力显微镜获得的硅纳米晶太阳能电池实验结果，以及强度调制扫描开尔文探针显微镜测得的聚合物/富勒烯体异质结器件结果进行对比。此外，研究表明该模拟方法能通过数值分析提供样品光生载流子动力学的补充信息，从而完善实验结果。
关键词： 开尔文探针力显微镜、纳米结构光伏技术、数值模拟、光生载流子动力学、载流子动力学、载流子复合、载流子寿命
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于SiC深度分辨载流子寿命测量的显微FCA系统
摘要： 对于高压碳化硅双极器件而言，载流子寿命是一个重要参数。为优化器件性能，我们需要控制晶圆内载流子寿命的分布。迄今为止，无需制作横截面切割就能进行深度分辨载流子寿命测量的系统还很有限。在本研究中，我们采用自由载流子吸收技术，使探测激光与激发激光局部重叠，从而开发出深度分辨载流子寿命测量方法。我们将开发的系统命名为显微FCA系统，并展示了具有和不具有刻意载流子寿命分布的样品的测量结果。
关键词： 自由载流子吸收，4H-SiC，载流子寿命
更新于2025-09-23 15:22:29
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一种简便的室温合成具有增强光催化活性的三维珊瑚状硫化银纳米结构的方法
摘要： 形貌是决定纳米材料化学、光学和电学性质的关键因素。本工作采用简便的室温沉积法合成了三维珊瑚状硫化银（Ag?S）纳米结构。通过追踪反应过程，我们提出了三维珊瑚状Ag?S纳米结构的形成机理。与尺寸相近的零维Ag?S纳米颗粒和一维Ag?S纳米线相比，三维珊瑚状Ag?S纳米结构在降解甲基橙（MO）时表现出更高的孔隙体积、光催化活性和循环稳定性。表面光电压测试、电化学阻抗谱和莫特-肖特基分析表明，相较于其他Ag?S纳米结构，三维珊瑚状Ag?S纳米结构具有最强的表面光伏响应、最长的载流子寿命和最高的载流子密度。
关键词： 载流子寿命、表面光电压、硫化银、三维珊瑚状纳米结构、光催化活性
更新于2025-09-23 15:21:21
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 使用高电阻率衬底的硅异质结太阳能电池性能
摘要： 我们研究了使用极高电阻率的n型和p型材料制造高性能太阳能电池的潜在优势。分析模型表明，要使高电阻率衬底（10Ω·cm至>1kΩ·cm）的性能超越标准电阻率（<10Ω·cm）的硅片，其体区肖克利-里德-霍尔寿命需达到毫秒量级。此外，当电阻率超过10Ω·cm时，电池效率对体区电阻率的依赖性较弱。若该结论经实验验证，通过降低对硅锭掺杂均匀性的要求，有望实现更经济的制造工艺。我们采用氢化非晶硅(i-a-Si:H)成功钝化了n型和p型衬底，在整个体区电阻率范围（3Ω·cm至>10kΩ·cm）内均获得低于10fA·cm?2的表面饱和电流密度，以及在最大功率点超过2ms的有效少数载流子寿命。
关键词： 光伏电池、掺杂、载流子寿命、硅、非晶材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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中红外光照下中性石墨烯-hBN范德华异质结构中的超长载流子寿命
摘要： 石墨烯/六方氮化硼（hBN）异质结构是太赫兹波段器件（如基于带间跃迁的发射器和光电探测器）极具前景的活性材料。其性能依赖于较长的载流子寿命。然而在高能状态下，当存在大量非平衡载流子时，石墨烯中的载流子复合过程具有亚皮秒量级的特征时间。近期研究在石墨烯/hBN异质结构中发现了一种新通道——通过发射具有皮秒衰减时间的hBN双曲声子极化激元（HPhP）实现载流子复合。本研究采用中红外光电导测量技术，报道了低密度、低能量光激发载流子在石墨烯/hBN齐纳-克莱因晶体管中约30皮秒的载流子寿命。我们进一步证明：当施加有限偏压和/或红外激发功率引发HPhP弛豫时，载流子寿命可从约30皮秒（归因于带间俄歇过程）缩短至几皮秒。该研究为利用石墨烯/hBN异质结构实现太赫兹激光器、高灵敏度太赫兹光电探测以及声子极化激元光学应用开辟了新途径。
关键词： 光电探测器、中红外、声子极化激元、范德华异质结构、太赫兹、石墨烯、载流子寿命、六方氮化硼
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过沉降法制备的刻面PbS量子点超晶格具有长载流子寿命
摘要： 我们制备了胶体量子点（QD）超晶格薄膜并研究了其基本光学特性。通过溶液法在金字塔微孔阵列模板和平坦基底上沉积具有晶面的PbS量子点制得该薄膜。光致发光光谱显示成膜后量子点的量子态发射出现红移，表明中间能带中载流子的量子限域效应减弱。QD超晶格薄膜激发态的发射衰减曲线呈双指数特征，较长寿命达数十纳秒，归因于载流子在中间能带的离域化。相较于平坦基底，模板制备的QD薄膜发光寿命延长两倍以上，说明该模板有助于形成大面积QD超晶格。
关键词： 沉降法、胶体量子点、硫化铅、超晶格、载流子寿命
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过使用仲铵阳离子扩展二维/三维钙钛矿家族以实现高效耐热太阳能电池
摘要： 虽然二维/三维层状钙钛矿已成为研究重点（主要致力于提升三维钙钛矿中观察到的长期稳定性），但在非伯胺类阳离子（当前最常用阳离子类型）的应用领域仍存在重大机遇。我们的研究表明：采用小尺寸大体积仲铵阳离子——碘化二丙基铵（DipI）制备的材料与太阳能电池，不仅具有高效和热力学稳定性，还能耐受热应力。时间分辨研究表明，这种大体积阳离子构建的二维/三维层状钙钛矿比基于大体积伯铵阳离子的体系具有更长的载流子寿命，由此我们获得了PCE=12.51%（n=10）、15.78%（n=50）和17.90%（n=90）的效率。测定显示在100°C下经过240分钟后，二维/三维钙钛矿（n=10）中的钙钛矿材料浓度比三维钙钛矿薄膜高出达575%。该材料稳定性同时提升了光伏器件的热稳定性：n=50和n=10样品经热退火后效率仅下降4%，而相同条件下参照的三维样品性能下降超过80%。
关键词： 载流子寿命、二维/三维钙钛矿、太阳能电池、热稳定性、仲铵阳离子
更新于2025-09-19 17:13:59
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窄带隙带间级联热光伏电池的性能分析
摘要： 我们展示了两组四结带间级联热光伏（TPV）器件的详细特性表征与性能分析，这些器件采用InAs/GaSb II型超晶格（SL）吸收层。四组器件中SL吸收层在300K时的带隙介于0.22至0.25电子伏特之间。通过设置不同级联级数和独立吸收层厚度，我们揭示了材料质量差异与级间电流失配对器件性能的影响机制?；诟骷队行Я孔有始扑阒涤胧笛榻峁な担旱奔妒龆嗍保障凳肷杓浦档贾碌募都涞缌魇湫в嵯灾銮?；而增加级数并减薄独立吸收层可大幅提升载流子收集效率。此外，通过测量暗电流密度提取载流子寿命以评估材料质量。我们量化了材料质量、电流失配及收集效率对器件性能的影响，对比分析表明材料质量起决定性作用。
关键词： 带间级联、电流失配、载流子寿命、热光伏电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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有机太阳能电池中通过原位电化学聚合无掺杂共轭空穴传输修饰剂增强的内建电压
摘要： 本文通过电化学循环伏安法原位合成了名为聚三苯基咔唑并苂（p-TPCF）的新型电聚合（EP）薄膜，并将其应用于调控有机太阳能电池（OSCs）中PEDOT:PSS空穴传输层（HTL）的功函数（WF）。研究采用开尔文探针力显微镜（KPFM）、光强依赖性电池表征、莫特-肖特基分析、瞬态光电压（TPV）和瞬态光电流（TPC）测量等多重技术揭示作用机制。得益于更深的功函数（WF）、更大的内建电压（Vbi）、降低的复合率及延长的载流子寿命，采用该EP薄膜的器件展现出优异性能，同时实现了开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）的协同提升。
关键词： PEDOT:PSS、内建电压、功函数调控、有机太阳能电池、载流子寿命、电聚合薄膜、电荷复合
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过缝合型有机双齿分子实现钙钛矿太阳能电池的高效缺陷钝化
摘要： 溶液法制备的钙钛矿光吸收材料中存在的缺陷会导致钙钛矿太阳能电池性能与稳定性的下降。因此，抑制钙钛矿材料中缺陷的形成并钝化已有缺陷，对于将钙钛矿太阳能电池（PSC）效率推向理论极限并确保其长期稳定性至关重要。本工作报道了一种采用双齿小分子有机化合物吡嗪的高效缺陷钝化方法——该分子能与主要存在于钙钛矿薄膜表面和晶界处的欠配位Pb2?离子形成单齿或桥连双齿键合。通过对钙钛矿光吸收层缺陷密度与载流子寿命的多项分析表明：这种简单的后处理工艺能有效钝化钙钛矿薄膜表面及晶界缺陷，且不影响材料形貌与结晶性。最终未处理的最佳器件功率转换效率为19.14%，而经吡嗪处理后效率提升至20.58%。
关键词： 双齿分子、缺陷钝化、载流子寿命、钙钛矿太阳能电池、吡嗪
更新于2025-09-19 17:13:59