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通过形貌与界面工程制备高效稳定的无空穴传输层钙钛矿太阳能电池:全环境工艺
摘要: 基于碳的空穴传输材料(HTM)免用型钙钛矿太阳能电池(PVSCs)因其低成本和高稳定性备受关注。本研究报道了通过两种策略提升免HTM型PVSCs性能的简易方法:首先,在碘化铅(PbI2)/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中添加少量四氢呋喃(THF)以改善钙钛矿薄膜质量;其次,在TiO2/钙钛矿界面引入超薄Al2O3膜层以减少电荷复合。研究发现THF有助于形成覆盖更均匀的高质量钙钛矿薄膜,而超薄Al2O3层能避免TiO2与CH3NH3PbI3直接接触。该Al2O3层可有效阻隔空穴并抑制电荷复合,从而显著提升电池开路电压和填充因子。此外,器件在环境条件下存放1000小时未见性能衰减,展现出优异的长期稳定性。本研究为高效低成本免HTM型PVSCs的未来商业化提供了简易实现路径。
关键词: 无空穴传输层、界面工程、钙钛矿太阳能电池、高稳定性
更新于2025-10-22 19:40:53
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无空穴传输层碳基MAPbBr3钙钛矿太阳能电池的性能增强前驱体工程
摘要: 报道了一种优化的两步连续沉积法制备无空穴传输层碳基溴化甲铵铅(MAPbBr3)钙钛矿太阳能电池。第一步在PbBr2前驱体溶液中引入少量MABr以制备MAPbBr3钙钛矿薄膜(标记为MAPB-xMABr),该方法促进PbBr2向钙钛矿相转化,形成结晶度更高、陷阱密度更低、载流子寿命更长的致密钙钛矿薄膜。优化后,基于MAPB-0.2MABr的太阳能电池获得7.64%的最高光电转换效率(开路电压1.36 V)。值得注意的是,未封装器件在环境空气(25-30°C和20-30%相对湿度)中展现出优异的长期稳定性,暴露一年后性能无衰减;同时在80°C和40-70%相对湿度的热应力下经过120小时仍保持初始效率的95%,显示出卓越的热稳定性。
关键词: 钙钛矿太阳能电池,高稳定性,前驱体工程,无空穴传输层,晶体生长
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于碳电极与聚乙二醇添加剂协同效应的高稳定性钙钛矿太阳能电池
摘要: 光活性层的质量会严重影响光伏器件的特性和稳定性。本研究通过在甲基铵铅三卤化物(MAPbI3)前驱体溶液中引入聚乙二醇(PEG),制备出具有高覆盖率和较大晶粒尺寸的高质量MAPbI3钙钛矿薄膜。通过调节钙钛矿薄膜中的PEG浓度,采用碳电极的无空穴传输层介孔钙钛矿太阳能电池实现了11.62%的功率转换效率提升,这主要源于光吸收增强和载流子传输加速。同时,吸湿性PEG?;じ祁芽蟊∧っ馐艹逼跋欤沟酶祁芽蟊∧ぜ跋嘤ζ骷瓜殖鲇乓斓奈榷ㄐ?。本工作证实了利用聚合物材料提升钙钛矿太阳能电池功率转换效率和稳定性的高效可行策略。
关键词: 碳对电极,吸湿性聚乙二醇添加剂,钙钛矿太阳能电池,高稳定性,无空穴传输层
更新于2025-09-23 15:21:01
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乙醇-水辅助室温合成具有高乙醇稳定性的CsPbBr3/SiO2纳米复合材料
摘要: 全无机卤化物钙钛矿因其优异的发光亮度、可调波长和窄带发射特性备受关注。尽管具有出色的光学性能,全无机卤化物钙钛矿材料存在本征不稳定性问题,这限制了其在各类光电器件中的应用。为解决这一难题,我们通过修饰较小尺寸的SiO2纳米晶对CsPbBr3纳米颗粒进行表面缺陷钝化,并采用SiO2纳米颗粒作为阻隔层以维持光学性能并增强环境稳定性。研究提出了一种简便的原位合成方法制备CsPbBr3/SiO2纳米复合材料,该工艺仅需乙醇/水环保溶剂体系,并添加正硅酸乙酯(TEOS)作为硅前驱体。所制得的CsPbBr3/SiO2纳米复合材料比裸露的CsPbBr3纳米颗粒具有更优异的光学特性和稳定性——在乙醇中储存168小时后仍能保持70%的初始光致发光强度。这种新型绿色合成方法为光电器件的环保制备开辟了新途径,而稳定性提升的钙钛矿材料也使其在多功能光电器件领域展现出巨大应用潜力。
关键词: 乙醇-水辅助室温合成,全无机卤化物钙钛矿,高稳定性,CsPbBr3/SiO2纳米复合材料,光电器件
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过退火纳米粒子与薄膜的协同作用实现高性能等离子体折射率传感器
摘要: 基于等离激元纳米结构的折射率(RI)传感器是生物传感系统的核心组件,在人类疾病诊断中发挥着日益重要的作用。然而,传统等离激元RI传感器因制备工艺昂贵,其成本并非所有人都能承受。本研究实验展示了一种新型低成本、高性能的可见光RI传感器,采用粒子-薄膜构型。该传感器通过将退火处理的金纳米颗粒(NPs)以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为支撑转移至薄金膜上制备而成。通过反射和透射光谱测量分别实现了约209 nm/RIU和369 nm/RIU的折射率灵敏度。这种高灵敏度源于颗粒与薄膜界面间强等离激元介导的能量限制效应。转移工艺实现的晶圆级生产可能性和高工作稳定性,结合对环境折射率的高灵敏度,对实现生物应用的通用生物传感器具有重要影响。
关键词: 高稳定性、传输过程、低成本、折射率传感器、薄膜上粒子结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于金和石墨烯量子点修饰的硫化镉纳米棒构建的选择性高、灵敏度强的可见光驱动铜离子光电化学传感器
摘要: 如今,铜渗入家庭、酒店和学校饮用水的风险日益增加,这已成为加拿大、美国和马来西亚等国悬而未决的问题。自来水中铜的渗出是酸性水、受损管道和腐蚀的管道装置共同作用的结果。为解决这一全球性问题,研究人员设计了一种CdS/Au/GQDs三重互连结构,作为光-电子转换介质,用于实时选择性可见光驱动的电化学(PEC)传感器,以检测真实水样中的Cu2+离子。CdS/Au/GQDs的协同作用使电荷载流子能够顺利传输至电荷收集器,并提供了抑制电荷复合反应的通道。因此,检测限达到2.27 nM,比世界卫生组织《饮用水水质准则》规定的限值(约30 μM)低1万倍。在环境条件下储存30天后,光电流降低可忽略不计,表明光电极具有高稳定性。此外,对真实样品中Cu2+离子的实时监测结果令人满意,证实了该光电极作为痕量Cu2+离子最实用检测器的能力。
关键词: 铜离子传感、光生电子转换、高稳定性、光电化学、CdS/Au/GQDs复合材料
更新于2025-09-19 17:13:59
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铕与醋酸盐共掺杂策略用于开发稳定高效的CsPbI<sub>2</sub>Br钙钛矿太阳能电池
摘要: 全无机钙钛矿太阳能电池因其优异的热稳定性和光稳定性在过去两年中发展迅速。然而,低效率和潮湿环境下的不稳定性限制了其未来商业化应用。具有合适带隙的混合卤素无机CsPbI2Br钙钛矿在相稳定性和光吸收之间实现了良好平衡。但CsPbI2Br钙钛矿中高缺陷密度和低载流子寿命限制了其开路电压(Voc < 1.2 V)、短路电流密度(Jsc < 15 mA cm?2)和填充因子(FF < 75%),导致效率低于14%。首次通过Eu(Ac)3掺杂CsPbI2Br钙钛矿,获得了低缺陷密度和长载流子寿命的高质量无机钙钛矿薄膜。CsPbI2Br太阳能电池实现了15.25%的高效率(平均效率14.88%)、可观的1.25 V开路电压、合理的15.44 mA cm?2短路电流密度以及高达79.00%的填充因子。此外,Eu(Ac)3掺杂的CsPbI2Br太阳能电池展现出优异的空气稳定性,在相对湿度35-40%的空气中老化30天后仍保持初始光电转换效率(PCE)值的80%以上。
关键词: CsPbI2Br钙钛矿,Eu(Ac)3,高稳定性,高效率,共掺杂
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于修饰N-稠合苝的高效稳定钙钛矿太阳能电池空穴传输材料
摘要: 基于N-稠合苝的材料展现出优异且可调的光学与物理特性,使其成为光电器件中理想的电荷传输材料。然而这类材料在太阳能电池领域迄今研究尚不充分。本研究以苝结构单元为基础,开发了一种新型空穴传输材料(HTM)S5,用于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)。我们系统研究了S5薄膜厚度对光伏性能的影响,发现低浓度S5配合较薄的HTM薄膜更有利于获得高效电池。该材料与钙钛矿能级匹配良好且成膜质量优异,基于S5-HTM的PSCs实现了14.90%的卓越光电转换效率,其短路光电流显著高于传统HTM螺-OMeTAD器件(PCE=13.01%)。研究表明S5的优异光电流性能主要源于增强的界面空穴转移动力学及高空穴导电性。此外,我们还考察了N-稠合苝衍生物作为HTM在PSCs中的稳定性:未封装的S5器件在30-45%相对湿度的空气中存放500小时后仍保持初始效率的85%,而相同条件下螺-OMeTAD器件的效率仅剩初始值的57%。
关键词: 高稳定性、N-环化苝、空穴传输材料、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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制备具有高面电容和易转移特性的强耦合V2O5@PEDOT纳米带/石墨烯杂化薄膜用于透明固态超级电容器
摘要: 透明储能器件对可预见的未来中柔性及可穿戴电子产品的持续发展具有重大意义??⒓婢吒吖庋腹视胗乓齑⒛苣芰?、可转移性及卓越耐久性的透明超级电容器电极仍是一项显著挑战。本研究展示了一种聚合物粘合策略来制备V2O5与石墨烯的共轭透明复合材料——聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)在V2O5纳米带表面形成共形涂层并充当粘合剂。值得注意的是,这种PEDOT粘合的V2O5/石墨烯(VP-G)材料可轻松转移至各种平面甚至曲面基底。作为透明超级电容器电极时,VP-G在70%光学透过率下展现出22.4 mF cm?2的高面电容。实验结果与密度泛函理论(DFT)计算表明,PEDOT层的动力学阻隔效应与石墨烯对可溶性钒离子的锚定能力协同作用,赋予材料非凡的电化学稳定性。基于该复合材料构建的透明高能量密度固态超级电容器,在11 μW cm?2功率密度下实现了0.18 μWh cm?2的高能量密度。正如预期,该透明超级电容器展现出超过50,000次循环的优异稳定性,电容保持率达92.4%。这些结果证明了其作为高性能透明器件的巨大潜力。
关键词: 透明超级电容器、高稳定性、高面电容、强耦合纳米复合材料、可转移电极
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2018精密电磁测量会议(CPEM 2018)- 法国巴黎(2018年7月8日-2018年7月13日)] 2018精密电磁测量会议(CPEM 2018)- 10皮法真空介质标准电容器
摘要: 基于准单块概念的真空介质标准电容器已研制成功。该电容元件由两个单块同轴圆柱体构成,但其电容值仅由内圆柱体的尺寸决定。采用低热膨胀系数的二氧化钛掺杂熔融石英作为结构材料。预期电容稳定性约为每年0.2阿法拉,温度系数约为5×10??/开尔文。
关键词: 标准电容器,真空,高稳定性
更新于2025-09-10 09:29:36