电子辐照对ZnO／K2SiO2型热控涂层光学性能的影响

研究了电子辐照对ZnO/K2SiO2型热控涂层光学性能的影响,采用10,30,50和70keV的电子对试样进行辐照。在辐照前后对每一个试样的光谱反射系数进行了原位测量。根据Johnson太阳光谱分布计算了涂层的太阳光谱吸收系数,分析了电子能量对光谱反射系数和太阳光谱吸收系数的影响,并对红外区光谱反射系数的变化结果进行了讨论。实验结果发现电子辐照后ZnO/K2SiO2涂层的光学性能发生严重退化,退化程度取决于电子能量,随电子能量的增大而增大。     

电子辐照能量对Kapton/Al热控涂层光学性能的影响

 研究了电子辐照时，电子能量与累积通量对Kapton/Al热控涂层光学性能的影响。采用原位测量的手段记录了辐照前后的光谱反射系数。试验结果表明，电子辐照后Kapton/Al热控涂层的反射性能,在太阳光谱辐射强度较大的300~1 200nm波长区间产生较大程度退化。在电子辐照作用下，作为离子导电型聚合物的 Kapton薄膜表面没有发现辐照充电效应。辐照后涂层材料存在“退火效应”，或称“漂白效应”。Kapton/Al涂层太阳吸收比的变化量与电子辐照累积通量的变化关系成幂函数形式,其系数与指数的极大值与极小值分别出现在电子能量为50keV附近。在辐照累积通量相同时，该变化量随辐照电子能量的提高而增大。     

低能质子辐照ZnO/silicone白漆产生微观损伤的红外光谱研究

 通过空间综合辐照模拟设备对能量小于200 keV质子辐照下ZnO/silicone白漆光学性能变化及损伤机理进行研究。结果表明,ZnO/silicone白漆的光学性能退化主要发生在可见光区,太阳吸收比随质子辐照能量、注量的增加而增大。借助傅里叶变换红外光谱分析技术研究了质子辐照ZnO/silicone白漆时有机硅树脂的光学性能退化机理。质子辐照使ZnO/silicone白漆中游离氧含量增加,氧化硅原子上的有机取代基使Si—C链断裂,并生成活性羟基,而这种活性羟基能促使有机硅树脂内Si—O—Si键的裂解。同时Si—O—Si链内氧原子未成键的孤对电子与邻近硅原子的3d空轨道配位,降低了π*轨道的能量,提高了对光吸收的几率,增强了n→π*电子跃迁,使吸收带红移,从而导致ZnO/silicone白漆光学性能退化。     

电子与太阳电磁射线综合辐照对Teflon FEP/Al光学性能的影响

 在30keV的电子、质子单独辐照及电子与太阳电磁射线综合辐照作用下，对Teflon FEP/Al第二表面镜光学性能的演化进行了研究。试验结果表明，在相同辐照通量与能量乘积的情况下，电子与质子单独辐照后Teflon FEP/Al涂层材料的太阳吸收比变化相同，故可用电子与太阳电磁射线综合辐照简化地面模拟加速试验。Teflon FEP/Al光学性能退化动力学曲线可描述成加速系数与辐照时间乘积（称为当量辐照时间）的指数函数形式。在当量辐照时间相同的情况下，太阳吸收比的变化与加速系数无关。     

电子通量对ZnO/K2SiO3热控涂层光学性能的影响

 研究了电子通量对ZnO/K₂SiO₃热控涂层光学性能的影响。分别采用通量为5×10¹¹/cm²·s，8×10¹¹/cm²·s，1×10¹²/cm²·s 和5×10¹²/cm²·s的电子对试样进行辐照。电子辐照下涂层的光学性能发生了退化，并且发现了退化涂层在空气中的“漂白”现象。分析了ZnO/K₂SiO₃热控涂层光学性能的退化机制，同时讨论了电子通量对太阳光谱吸收系数的影响。实验结果发现，在5×10¹¹～1×10¹²/cm²·s的电子通量范围内，电子通量对ZnO/K₂SiO³热控涂层光学性能的影响相同。因此在这个电子通量范围内，采用加速地面试验来模拟空间的电子辐照效应是有效的。     

keV 质子辐照对Kapton/Al光学性能的影响

 采用空间综合辐照设备对Kapton/Al薄膜进行了质子辐照地面模拟试验，选取质子能量90 keV,辐照通量5.0×10¹¹ cm¹²·s^-1。通过辐照前后光谱反射系数的变化考察了实验样品的光学性能退化特征。借助于反射光谱和紫外-可见吸收光谱和傅里叶转换红外光谱分析技术分析了辐照后Kapton/Al光学性能的退化机理。研究结果表明：辐照过程中样品表面发生了复杂的化学反应，随着辐照剂量的增加光能隙逐渐减小，Kapton吸收曲线的末端边缘发生红移并且在可见光区吸收强度增加。     

热控涂层光学性能退化模型研究

在实验研究成果的基础上,给出了热控涂层在空间辐照作用下的退化模型,接着用渐变折射率的概念对复折射率材料热控涂层的光学性能进行了分析,得到了退化前后热控涂层光学性能变化的表达式,最后对热控涂层光学性能退化模型的应用进行了探讨. 关键词： 热控涂层 渐变折射率 辐照 退化     

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池不同能量质子辐照损伤模拟

以GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,开展了能量为0.7, 1, 3, 5, 10 MeV的质子辐照损伤模拟研究,建立了三结太阳电池结构模型和不同能量质子辐照模型,获得了不同质子辐照条件下的I-V曲线,光谱响应曲线,结合已有实验结果验证了本文模拟结果,分析了三结太阳电池短路电流、开路电压、最大功率、光谱响应随质子能量的变化规律,利用不同辐照条件下三结太阳电池最大输出功率退化结果,拟合得到了三结太阳电池最大输出功率随位移损伤剂量的退化曲线.研究结果表明,质子辐照会在三结太阳电池中引入位移损伤缺陷,使得少数载流子扩散长度退化幅度随质子能量的减小而增大,从而导致三结太阳电池相关电学参数的退化随质子能量的减小而增大.相同辐照条件下,中电池光谱响应退化幅度远大于顶电池光谱响应退化幅度,中电池抗辐照性能较差,同时中电池长波范围内光谱响应的退化幅度比短波范围更大,表明中电池相关电学参数的退化主要来源于基区损伤.     

Sc掺杂Ca3Si4的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对Sc掺Ca3Si4的电子结构和光学性质进行了系统的计算和分析比较.研究结果为块体Ca3Si4是间接带隙半导体,带隙为0.372eV,价带主要是由Si的3s和3p及Ca的3d态电子构成,导带主要是由Ca的3d态电子构成,静态介电常数ε1(0)=19,折射率n0=4.35;吸收系数在能量3.024eV处达到最大峰值1.56×105cm-1.而掺杂Sc变为n型半导体;费米能级附近的导带主要则由Ca的3d态电子和Sc的3d态电子构成,静态介电常数变为ε1(0)=54.58,折射率n0=7.416;吸收系数在能量5.253eV处达到最大峰值1.614×105cm-1.通过掺杂有效调制了Ca3Si4的电子结构和光学性质,计算结果为Ca3Si4光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

第一性原理研究厚度和空位缺陷对Si/SiO2界面电子结构与光学性质的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,在局域密度近似（LDA）下研究了Si纳米层厚度和O空位缺陷对Si/SiO2界面电子结构及光学性质的影响．电子结构计算结果表明：在0.815~2.580nm的Si层厚度范围内,Si/SiO2界面结构的能隙随着厚度减小而逐渐增大,表现出明显的量子尺寸效应,这与实验以及其他理论计算结果一致;三种不同的O空位缺陷的存在均使得Si/SiO2界面能隙中出现了缺陷态,费米能级向高能量方向移动,且带隙有微弱增加．光学性质计算结果表明：随着Si纳米层厚度的减小,Si/SiO2界面吸收系数产生了蓝移;O空位缺陷引入后,界面光学性质的变化主要集中在低能区,即低能区的吸收系数和光电导率显著增加．可见,改变厚度和引入缺陷能够有效地调控Si/SiO2界面体系的电子和光学性质,上述研究结果为Si/SiO2界面材料的设计与应用提供了一定的理论依据．     

KNbO3/ZnO heterojunction harvesting ultrasonic mechanical energy and solar energy to efficiently degrade methyl orange

In this paper, KNbO₃/ZnO nanocomposite was synthesized and used in piezo/photocatalytic degradation of methyl orange (MO) under simulated sunlight and ultrasonic vibration. Under simulated solar light, the optimal KNbO₃/ZnO sample presented a MO degradation rate of 0.047 min⁻¹, which is 2.47 times higher than that of ZnO. The promotion effect of KNbO₃ on ZnO was also observed in the piezoelectric catalytic reaction. In addition, the co-utilization of solar and mechanical energy can further increase the MO degradation rate. Piezoelectric property and photoresponse capability are the origins of the piezo/photo catalytic behavior of the KNbO₃/ZnO composite. Owing to the different band potentials of KNbO₃ and ZnO, the electric potential field at their interface can drive the second distribution of the photo/piezoinduced charge carriers and hence promote the photo/piezocatalytic activity. This phenomenon was verified by the analysis on transient photocurrent and piezocurrent response. Trapping experiments on reactive species were also conducted. Superoxide radicals, holes, and hydroxyl radicals were found to be the main reactive species during the photo/piezocatalytic reaction. Recycling test showed that the KNbO₃/ZnO composite exhibited good catalytic stability during six consecutive uses. Given its advantages of good catalytic activity and stability, the synthesized KNbO₃/ZnO nanocomposite material has great potential in the further use of solar and mechanical energy to develop new water purification technologies.     

Cu-Fe共掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Cu、Fe单掺杂和Cu-Fe共掺杂ZnO的电子结构和光学性质.计算结果显示:Cu掺杂属于p型掺杂,Fe掺杂属于n型掺杂,单掺杂时Cu-3d态电子和Fe-3d态电子均在禁带形成杂质能级,从而提高ZnO的载流子浓度,改善ZnO的导电性能,而Cu-Fe共掺杂时ZnO半导体进入简并态,呈现金属特性.掺杂后的ZnO介电函数虚部变化主要集中在低能量区域,光谱吸收系数及反射率曲线发生红移,其中本征ZnO对太阳光谱有较好的透射性,Fe单掺杂和Cu-Fe共掺杂ZnO对可见光谱有相似的吸收效果,而Fe单掺杂ZnO对近紫外区域的光谱透射率更小,适用于制备防紫外线薄膜.     

Improved performance of a crystalline silicon solar cell based on ZnO/PS anti-reflection coating layers

A porous silicon (PS) layer was prepared by photoelectrochemical etching (PECE), and a zinc oxide (ZnO) film was deposited on a PS layer using a radio frequency (RF) sputtering system. The surface morphology of the PS and ZnO/PS layers was characterised using scanning electron microscopy (SEM). Nano-pores were produced in the PS layer with an average diameter of 5.7 nm, which increased the porosity to 91%. X-ray diffraction (XRD) of the ZnO/PS layers shows that the ZnO film is highly oriented along the c-axis perpendicular to the PS layer. The average crystallite size of the PS and ZnO/PS layers are 17.06 and 17.94 nm, respectively. The photoluminescence (PL) emission spectra of the ZnO/PS layers present three emission peaks, two peaks located at 387.5 and 605 nm due to the ZnO nanocrystalline film and a third located at 637.5 nm due to nanocrystalline PS. Raman measurements of the ZnO/PS layers were performed at room temperature (RT) and indicate that a high-quality ZnO nanocrystalline film was formed. Optical reflectance for all the layers was obtained using an optical reflectometer. The lowest effective reflectance was obtained for the ZnO/PS layers. The fabrication of crystalline silicon (c-Si) solar cells based on the ZnO/PS anti-reflection coating (ARC) layers was performed. The I–V characteristics of the solar cells were studied under 100 mW/cm² illumination conditions. The ZnO/PS layers were found to be an excellent ARC and to exhibit exceptional light-trapping at wavelengths ranging from 400 to 1000 nm, which led to a high efficiency of the c-Si solar cell of 18.15%. The ZnO/PS ARC layers enhance and increase the efficiency of the c-Si solar cell. In this paper, the fabrication processes of the c-Si solar cell with ZnO/PS ARC layers are an attractive and promising technique to produce high-efficiency and low-cost of c-Si solar cells.     

电极处势垒对新结构器件电子输运的影响

在新结构薄膜电致发光器件中,电极处的势垒的高度决定电子的注入数量.在电极界面处插入不同的薄膜材料,可以改变势垒的高度,并对电子注入数量和器件的发光亮度产生影响.通过拟合计算得到ZnO/SiO,ITO/SiO的界面势垒高度分别为0.51和1.87eV. 关键词：     

不同加速层材料对固态阴极射线发光的影响

在固态阴极射线发光中,过热电子碰撞激发有机材料而发光,因此加速层对电子的加速能力是影响器件发光亮度的关键因素之一.分别以SiO2和ZnO作为加速层.制备出两种固态阴极射线发光器件A:ITO/MEH-PPV/SiO2/Al和B:ITO/MEH-PPV/ZnO/Al.通过理论计算比较了电子从电极注入到加速层的隧穿电流密度以及SiO2层与ZnO层的电场强度,计算结果表明:在相同驱动电压下,SiO2作为电子加速层时隧穿电流的密度要大于ZnO层的隧穿电流的密度,并且SiO2层的电场强度比ZnO层的电场强度大.实验结果表明:SiO2作为加速层的器件的发光强度高于以ZnO为电子加速层器件的发光强度.