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oe1(光电查) - 科学论文

19 条数据
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  • 用于潮湿环境中高稳定性未封装钙钛矿太阳能电池的MAPbI3/琼脂糖光活性复合材料

    摘要: 钙钛矿太阳能电池具有制备简便和效率卓越的优势,在推动光伏产业迈向新一代方面极具潜力。光伏市场对钙钛矿太阳能电池提出了高效、高稳定性及低成本制备的要求,尤其需要提升其在潮湿环境中的运行稳定性。本研究提出了一种适用于潮湿环境稳定无封装器件的MAPbI3/琼脂糖光活性材料。这些太阳能电池无需手套箱即可在环境潮湿条件下运行,展现出高达14.66%的效率,并且在无封装状态下于湿度>70%的潮湿环境中运行1392小时后仍保持90%的初始光电转换效率(PCE),1972小时后仍保持60%的初始PCE。FTIR和XPS测试揭示了稳定性提升的两个关键因素:琼脂糖与MAPbI3在分子层面的相互作用钝化了钙钛矿晶界从而防止其降解;此外,在钙钛矿层与空穴传输层界面形成的Li+-琼脂糖复合物有效抑制了MAPbI3层的水分吸收。琼脂糖通过钝化作用及降低LiTFSI吸湿性的双重效应减缓了钙钛矿的分解速度,从而显著提升了器件的功率效率和稳定性。

    关键词: 湿度稳定性机制,钙钛矿太阳能电池,MAPbI3/琼脂糖光活性复合材料

    更新于2025-11-14 15:24:45

  • 掺铯三阳离子钙钛矿实现完全可逆且稳定的纳米级电压响应

    摘要: 在A位掺入少量Cs的钙钛矿太阳能电池显示出更长的使用寿命和更优的器件性能。然而,要开发出接近理论极限且完全稳定的器件,需要理解Cs如何在纳米尺度上影响钙钛矿的电学特性。本研究通过<50纳米的空间分辨率,确定了三种钙钛矿(MAPbBr3、MAPbI3及Cs混合钙钛矿)的化学成分对其短期和长期电压稳定性的影响。我们在介观尺度上观测到MAPbBr3存在异常的不可逆电学特征,导致局部开路电压(Voc)变化约400毫伏,并使整个晶粒对Voc产生负面贡献。这些测量结果证明,高空间分辨率成像是阐明这种新兴材料根本局限性的必要手段。相反,我们捕捉到了含微量Cs、FA和Br的Cs混合钙钛矿完全可逆的电压响应,表明即使在纳米尺度上也能保持理想的电学输出。由于离子运动受限,Cs混合材料未表现出Voc的空间差异。我们的结果表明,钙钛矿的纳米尺度电学行为与其化学成分及宏观响应密切相关。

    关键词: 离子运动、MAPbI3、铯混合钙钛矿、MAPbBr3、纳米级电压、钙钛矿太阳能电池、开尔文探针力显微镜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 透明、柔性的MAPbI3钙钛矿微线阵列经超疏水超分子组装钝化,用于稳定且高性能的光电探测器

    摘要: 有机-无机杂化钙钛矿(OHPs)的出现彻底改变了光电器件的潜在性能,但大多数钙钛矿材料不透明且与环境降解敏感,因而无法兼容透明光电子学。本研究基于顺序真空升华技术,通过模板光刻法一步制备出大面积超长MAPbI3钙钛矿微米线阵列。通过新设计合成的透明超分子自组装材料(由两种三脚架状L-Phe-C11H23/C7F15分子混合而成),显著提升了MAPbI3的环境稳定性——该材料接触角达105°,作为超疏水钝化层在环境空气中可维持45天以上。经超分子自组装钝化的MAPbI3微米线阵列首次同时实现了:约89%的优异透光率(550nm波长)、卓越的光响应性能(光开关比~104、响应度789A/W、探测率1014琼斯、线性动态范围~122dB、上升时间432μs)。此外,柔性PET衬底上制备的光电探测器展现出优异机械柔韧性,经1200次以上弯折仍保持稳定。这种可扩展的模板光刻技术和超分子钝化方法,有望推动下一代透明、柔性且稳定的光电子器件发展。

    关键词: 透明度、模板光刻、光电探测器、MAPbI3、超分子自组装、柔韧性、有机-无机杂化钙钛矿、环境稳定性

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过修饰CH3NH3PbI3活性层提高钙钛矿太阳能电池效率:碘化甲铵负载时间的影响

    摘要: 在钙钛矿(PSK)太阳能电池中,钙钛矿吸收层对光电转换效率(PCE)起着关键作用。本研究采用两步旋涂法制备了结构为玻璃/FTO/致密TiO?/介孔TiO?/CH?NH?PbI?(MAPbI?)/P3HT/Au的介孔钙钛矿太阳能电池。通过改变PbI?薄膜上CH?NH?I(MAI)的涂覆次数(20秒、30秒、40秒、60秒)来调控钙钛矿薄膜的形貌和晶体结构。在两步工艺中优化不同MAI涂覆时间的钙钛矿层以提升电池效率。研究对比表明,采用40秒溶液涂覆时间制备吸收层的电池器件性能最优。该冠军器件开路电压(Voc)达0.97V,短路电流密度(Jsc)为19.30mA/cm2,填充因子(FF)为0.64,最终实现12.04%的最佳光电转换效率。

    关键词: MAI加载时间,MAPbI3,钙钛矿太阳能电池,CH3NH3PbI3,旋涂法,活性层

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • MAPbI3-xClx标准钙钛矿太阳能电池中效率与器件特性之间的相关性

    摘要: 混合有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其高达25%的诱人转换效率,在光伏领域备受关注。表征工具作为重要手段,可在器件制造初期阶段帮助确定优化处理参数,而无需测量完整太阳能电池的J-V曲线。本研究采用一步沉积法制备了平面NIP结构(ITO/SnO2/MAPbI3-xClx/HTL/Au)器件,系统研究了电子传输层(SnO2)的退火温度及不同空穴传输层材料的影响。同时运用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱等技术,分析了活性层结晶度、吸收特性,并探测钙钛矿与界面层间的电荷转移过程。通过调整工艺参数,器件效率可从10%提升至13.2%。

    关键词: 二氧化锡,空穴传输层材料,钙钛矿太阳能电池,退火温度,MAPbI3-xClx,光伏性能

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 相变应力对钙钛矿CH3NH3PbI3微米线光致发光的影响

    摘要: CH3NH3PbI3(MAPbI3)在光伏、发光器件、光电探测器和燃料电池应用中展现出独特性能。光电器件的工作温度会影响活性材料的光物理特性,而这与器件性能密切相关。在MAPbI3中,这些特性与其随温度变化的晶体结构紧密关联。本文研究了MAPbI3微米线(MWs)在40°C(四方相)至80°C(立方相)温度循环引发的递四方-立方与立方-四方相变过程中的光致发光(PL)行为。当温度从四方相升至立方相时,MWs发射波长初始呈现红移;但经过多次热循环后,该趋势逆转并出现蓝移。在两种相态中,随着循环次数增加,发射均呈现蓝移且强度增强。结果表明PL具有热循环依赖性,且MWs晶格的反复变化导致晶体结构逐渐形变,这意味着加热-冷却过程中电子带隙发生变化。热循环反射测量证实了电子能带结构的改变。理解材料特性在相变和温度波动下的响应行为,对优化光电器件具有重要价值。

    关键词: MAPbI3、光电器件、相变、热循环、光致发光

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 在环境条件下制备钙钛矿太阳能电池

    摘要: 钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光伏特性和低廉的制造成本,目前成为研究焦点。其效率已达到25%,与硅基太阳能电池相当,使其成为进步最快的光伏技术。所有最先进的PSCs通常都是在惰性环境条件下(如充满氮气的手套箱中)制备的。在本研究中,我们在环境条件下制备了以碘化铅甲胺(MAPbI3)为钙钛矿光活性层的经典常规n-i-p和倒置p-i-n结构PSCs,并对其光伏特性进行了对比研究。在AM 1.5 G单太阳光照条件(100 mW-cm?2)下,n-i-p和p-i-n结构的最高功率转换效率(PCE)分别为16.79%和8.06%。此外,为研究器件稳定性,我们考察了两种结构在持续光照下短路电流密度(JSC)的变化情况。

    关键词: 环境条件,MAPbI3,N-i-p结构,P-i-n结构,钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 无空穴传输层钙钛矿太阳能电池中采用独立式干碳顶电极实现完全效率恢复

    摘要: 采用热压(HP)转移技术在100℃、0.1 MPa压力下,将自支撑碳-铝箔转移至碘化铅甲铵(MAPbI3)层上,制备了无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)碳基顶电极。该工艺条件有效避免了钙钛矿表面与溶剂的相互作用。在90天观察期内,系统对比了热压法制备的HP-PSCs与刮涂法(DB)沉积碳基顶电极的参比电池(DB-PSCs)。研究发现:HP-PSCs在环境条件下随时间记录的所有光伏参数均稳定保持高于DB-PSCs的测量值,其效率在前几次测量中即稳定在6%左右;而DB-PSCs则出现长达约14天的性能持续衰减过程,效率从初始约8%降至约3%。此外,HP-PSCs在开路、氮气环境及黑暗条件下静置后,每日可观察到1-2%的效率系统性恢复。值得注意的是,实验结束时所有参数均完全恢复,而DB-PSCs在相同条件下仅呈现部分恢复。这表明在与钙钛矿层建立界面之前,使碳接触层完全释放溶剂的做法,能通过长期运行有效防止不可逆降解。本研究确实揭示了界面?;さ墓丶饔眉捌湓诘瘴е械目尚形址绞?。

    关键词: 耐久性、自愈性、自修复、MAPbI3、无溶剂、稳定性、氮

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 甲基铵铅碘钙钛矿的光氧化降解:机理与防护

    摘要: 尽管钙钛矿太阳能电池的功率转换效率已超过23%,但有机-无机卤化物钙钛矿在环境中的稳定性差对其商业化构成挑战。全面理解其潜在的降解机制是寻求有效抑制钙钛矿降解方法的关键步骤。本文基于大量第一性原理计算,揭示了MAPbI3在原子层面上的三步光氧化降解机制。我们发现,在干燥环境条件下,光生超氧阴离子(O2?)首先导致表面快速氧化,但固体氧化产物阻碍了钙钛矿内部的进一步氧化。表面氧化产生的新生水会导致内部钙钛矿水合,最终破坏MAPbI3晶格。我们通过在MAPbI3表面锚定疏水性2-(4-氟苯基)丙-2-胺,设计出一种?;APbI3免受光诱导分解的实用策略。该表面修饰显著延缓了光诱导分解过程。

    关键词: 超氧阴离子、光氧化降解、表面改性、钙钛矿太阳能电池、MAPbI3、稳定性

    更新于2025-09-22 20:12:45

  • 为什么锡(Sn)替代比铅(Pb)空位更有利于实现太阳能电池的最佳效率

    摘要: 甲基铵铅卤化物(MAPbI3)钙钛矿已成为前沿光电子半导体材料之一。为避免铅毒性,本研究采用杂化密度泛函理论(DFT)探讨了锡替代和铅空位(Pb-(cid:2))在调控MAPb1?X ?Y SnX (cid:2)Y I3钙钛矿稳定性和太阳能电池效率中的作用,并仔细考察了自旋轨道耦合(SOC)与电子自相互作用误差的影响。研究发现:相比形成铅空位,降低原始MAPbI3中铅含量时,锡替代具有更有利的热力学稳定性。此外,锡替代后由于s-p和p-p强耦合效应,导带底部下移导致带隙(直接带隙)减小,这使得MAPb1?X SnX I3在0 < X (cid:2) 0.5范围内获得更高的光学吸收系数(红移)和最大太阳能电池效率。

    关键词: 自旋轨道耦合、MAPbI3、太阳能电池效率、铅空位、热力学稳定性、锡替代、甲基铵卤化铅、混合密度泛函理论、光学吸收系数

    更新于2025-09-19 17:13:59