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基于聚合物与CdX（X=Se, Te）量子点的高效无机-有机异质结太阳能电池：一项理论研究洞察
摘要： 通过密度泛函方法，我们探究了新近合成的CdX（X=Se, Te）量子点/P3HT复合材料在太阳能转换器件中的潜力。研究发现：采用较大尺寸CdX量子点制备的无机/有机杂化CdXQD/P3HT纳米复合材料呈现II型能带排列，在光激发下可实现高效电荷分离；而较小尺寸量子点形成的复合材料则表现为I型能带排列，不具备电荷分离能力，因而无法应用于太阳能电池。为解决这一难题，我们重点对聚合物P3HT进行化学改性——通过用吸电子基团（氰基CN）取代每个噻吩环β位氢原子，即使对于较小尺寸量子点也能形成II型能带排列并产生空间电荷分离。最终计算表明：CdXQD与氰基功能化P3HT纳米复合材料的最大理论光电转换效率达10.82%，使其与其他已报道的异质结太阳能电池相比极具竞争优势。
关键词： CdX（X=Se, Te）量子点/P3HT复合材料、光电转换效率、太阳能转化、电荷分离、II型能带排列
更新于2025-09-23 15:21:01
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偏振敏感的自供电II型GeSe/MoS2范德华异质结光电探测器
摘要： 偏振敏感光电探测器对于高性能光学信号捕获和杂散光屏蔽至关重要，可增强在黑暗、雾霾等复杂环境中的目标探测与识别能力。传统器件通常需借助滤光片和偏振片实现偏振敏感检测。本研究通过构建基于GeSe/MoS?范德华(vdWs)异质结的二维自供电偏振敏感光电探测器来简化光学系统——该异质结因II型能带排列特性可实现光生载流子的高效分离与传输。由此获得的自供电器件性能优异：零偏压下光电流开关比高达10?量级，响应度(Rλ)达10? mA/W且外量子效率(EQE)为24.2%。此外，由于宽光谱区域的高吸收系数，其光谱响应范围覆盖380-1064 nm。层状GeSe高度各向异性的正交晶格结构带来关键优势：采用532 nm激光照射时，在输入偏振方向平行于扶手椅方向时获得峰值/谷值比达2.95的自供电偏振敏感检测，最大光电响应度高达590 mA/W。本研究为集成光电器件提供了基于GeSe/MoS? vdWs异质结制备自供电偏振敏感光电探测器的简便途径。
关键词： 偏振敏感光电探测器、自供电、II型能带排列、GeSe/MoS2异质结、宽光谱光响应
更新于2025-09-23 15:19:57
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稀释氮化物II型超晶格：克服太阳能电池中体相GaAsSbN的难题
摘要： 我们证实II型GaAsSb/GaAsN超晶格（SL）是构建晶格匹配的1.0-1.15 eV子电池的理想结构，可实现最优单结多结太阳能电池设计。生长过程中Sb与N原子的分离使该结构比块体GaAsSbN材料具有更优的组分均匀性和更低的缺陷密度。II型能带排列超晶格相比同类型I超晶格具有更长的辐射寿命，更利于载流子收集。此外，通过调节周期厚度可可控改变辐射寿命——这一特性在I型超晶格中无法实现。减小周期厚度会因波函数重叠增强而提升吸收率，并使输运机制从扩散型转变为准弹道型，从而提高载流子提取效率。结果表明，短周期SL单结太阳能电池的功率转换效率较等效块体器件提升了134%。
关键词： 应变平衡、砷镓锑氮、II型能带排列、多结太阳能电池、超晶格、1电子伏特带隙
更新于2025-09-23 15:19:57
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ZnX（X=S、Se、Te）量子点/碳纳米管无机/有机杂化纳米复合材料的光伏性能比较研究
摘要： 通过理解电荷产生、分离与复合动力学来设计高效的无机/有机杂化光捕获系统，是提升光伏电池功率转换效率（PCE）的重要途径。我们采用密度泛函方法研究了新近合成的ZnX（X=S, Se, Te）量子点/碳纳米管（CNT）纳米复合材料的光伏性能。有趣的是，这些复合材料呈现II型能带排列——空穴和电子载流子分别定域于ZnX量子点和CNT上。然而ZnX量子点的最高占据分子轨道与CNT的导带底之间能隙极?。?.09-0.26 eV），意味着ZnX:CNT界面存在严重的电子-空穴复合可能。为解决这一问题，我们重点对CNT进行化学改性：先通过原子氢附着实现氢化处理，再对部分氢化CNT进行吸电子基团（-CN）功能化修饰。研究发现，经CN功能化氢化处理的CNT与ZnX量子点构成的复合材料不仅保持了理想的II型能带排列，更实现了6.73-8.38%的高PCE值，使其在已报道的杂化太阳能电池中展现出卓越竞争力。
关键词： 无机/有机杂化纳米复合材料、功率转换效率、ZnX量子点/碳纳米管、II型能带排列、光伏性能
更新于2025-09-23 15:19:57
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II型/II型能带排列促进空间电荷分离：以g-C3N4量子点/a-TiO2/r-TiO2高效光催化产氢产氧为例
摘要： 高效的空间电荷分离与转移是太阳能转换的关键因素，主要取决于异质结界面处能带的能量排列。本研究首次报道构建0D/0D型II型（T-II）/T-II异质结是通过三元异质结（二氧化钛与石墨相氮化碳g-C3N4）巧妙实现长程电荷分离的有效策略。通过简单混合商用Degussa P25（由锐钛矿相a-TiO2和金红石相r-TiO2组成）与g-C3N4量子点（QCN）溶液并进行热处理，即可将作为第三组分的QCN引入P25体系。a-TiO2、r-TiO2与QCN之间强耦合的匹配能带结构形成了新型T-II/T-II异质结，促进了光生电子-空穴对的空间分离与转移。此外，QCN对增强光吸收起关键作用。特别值得注意的是，独特的0D/0D结构具有丰富的光催化反应活性位点优势。优化后的QCN/a-TiO2/r-TiO2异质结展现出增强的光催化产氢（H2）和产氧（O2）性能——在可见光照射下其产氢速率达49.3 μmol h?1，是纯P25的11.7倍，循环实验证实其具有优异的催化稳定性。这种显著增强的光催化活性可归因于界面能级排列、异质结维度和组分的协同效应。本研究为设计新型光催化水分解异质结提供了重要基础。
关键词： II型/II型能带排列，0D/0D异质结，光催化水分解，g-C3N4量子点，TiO2
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于NaNbO?/CuInS?/In?S?的Z型与II型异质结构设计及高效光电化学应用对比研究
摘要： 在此，我们报道了一种基于Z型机制的核壳壳异质结构NaNbO3/CuInS2/In2S3（核/壳/壳）的制备，该结构用于光电化学（PEC）水分解及有机污染物降解。我们还对具有II型能带排列的改性异质结构NaNbO3/In2S3/CuInS2进行了对比研究?？杉庹丈湎碌腜EC测试表明，与II型体系（约1.63 mA/cm2和-180 mV vs Ag/AgCl）相比，NaNbO3/CuInS2/In2S3异质结构表现出更高的光催化性能，其-1.0 V vs Ag/AgCl下的光电流密度高达约6.72 mA/cm2，且光电流起始电位更低（约-110 mV）。Mott-Schottky曲线证实了NaNbO3/CuInS2/In2S3异质结构中形成了n-p-n型异质结，从而降低了载流子复合（通过PL强度和短寿命体现）。该Z型体系对有机污染物也展现出优异的降解效率（约99.6%）。本研究表明，NaNbO3/CuInS2/In2S3纳米结构中的Z型电荷分离机制比基于NaNbO3/In2S3/CuInS2的II型机制更高效。
关键词： 核壳壳异质结构、光电化学水分解、II型能带排列、有机污染物降解、Z型机制、NaNbO3/CuInS2/In2S3
更新于2025-09-09 09:28:46