硒化亚锗薄膜太阳能电池研究进展※

硒化亚锗(GeSe)禁带宽度合适(≈1.14 eV), 吸光系数大(>10⁵ cm^-1), 迁移率高(128.7 cm²•V^–1•s^–1), 价带顶中包含反键轨道赋予了其本征缺陷良性, 理论光电转换效率可达30%以上, 适合于制作高效薄膜太阳能电池; 同时GeSe具有毒性低、储量丰富、组分简单及稳定性强等优点, 还易于通过低成本的升华法进行薄膜制备, 从而在大规模应用方面具有巨大潜力. 以GeSe为研究对象, 介绍了GeSe基本性质, 总结了GeSe薄膜制备研究进展, 阐述了GeSe薄膜太阳能电池研究现状, 并展望了其今后发展方向与趋势.     

高效钙钛矿缺陷态钝化材料及其钝化机理

正有机金属卤化物钙钛矿材料具有可调的直接带隙、高摩尔吸光系数和高载流子迁移率等优异的光电性质~1。基于该类钙钛矿材料的太阳能电池经过短短几年的发展,其能量转换效率几乎能够和传统晶体硅太阳能电池的效率相媲美~2。因此,钙钛矿太阳能电池被研究者们寄予厚望。在电池制备过程中所形成的钙钛矿多晶薄膜往往具有大量的晶界,处于晶界中配位不饱和的卤离子和金属离子会诱导缺陷态的形成~3,从而大     

聚乙烯醇缩丁醛准固态电解质薄膜的制备和性能表征

研究了聚乙烯醇缩丁醛准固态电解质薄膜的制备及相关性能.通过向聚乙烯醇缩丁醛中加入适量造孔剂和辅助剂制备电解质薄膜,研究了薄膜制备过程中的相关影响因素和不同孔隙率的电解质薄膜对电池光电转换效率的影响.实验表明,通过向0.200g聚乙烯醇缩丁醛中加入6.000g碳酸钙、0.310g氯化钙和0.150g葡萄糖所制备的电解质薄膜性能最优,用其制备的染料敏化太阳能电池光电转换效率η=4.720%(开路电压Voc=0.7194V,短路电流密度Jsc=10.014mA·cm-2,填充因子FF=0.6559),达到相同条件下液态电解质电池的88%以上.薄膜电解质制备简单,封装方便,所用原料无毒无害,具有一定的发展潜力.     

塑料太阳能电池研究进展

塑料太阳能电池是目前国际上比较活跃的研究领域,它具有制备工艺简单、可制备在柔性衬底上、材料的化学结构可调等优点.重点介绍以共轭聚合物-富勒烯衍生物混合物为活性层的体异质结结构塑料太阳能电池研究进展.从活性层薄膜的微观形态结构调控、电极接触界面、光场在电池各层中的空间分布以及叠层结构等几个方面综述了影响塑料太阳能电池效率的因素和提高效率的方法.最后简要介绍了塑料太阳能电池所面临的问题和挑战.     

太阳能电池材料-铜锌锡硫化合物薄膜制备及器件应用研究进展

锌黄锡矿结构的CZTS（铜锌锡硫）材料与目前在薄膜太阳能电池领域表现出色的黄铜矿结构的CIGS（铜铟镓硒）材料具有相似的晶体结构,且CZTS有着很好的光电性能,组成元素在地球上含量丰富,安全无毒,非常适合用来发展高效、廉价的太阳能电池.近期CZTS类太阳能电池的最高效率已达到12.6%,在科研和产业领域引起了广泛关注.在简介了“新星”太阳能电池材料CZTS的性质及薄膜太阳能电池器件的基本结构之后,重点总结了CZTS薄膜的制备方法（真空、非真空法）以及相应器件效率,其中对众多非真空制备法进行了独到的归类总结.最后,对CZTS薄膜的优化方法进行了分析,并对其未来发展方向做了展望.     

骨架结构多孔TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能

以空心球状TiO₂为基体、以片状TiO₂为骨架,采用刮刀法制备了染料敏化太阳能电池的多孔TiO₂光阳极薄膜。光电转化效率测试结果表明,当作为骨架支撑材料的片状TiO₂含量为20wt%时,光阳极薄膜组装成太阳能电池的光电转化效率达到最高值4.53%,比商业P₂₅制备的无孔无骨架TiO₂薄膜电池(4.06%)及无骨架结构的多孔TiO₂薄膜电池(4.17%)的性能均有显著提高。当片状TiO₂的最佳含量为20wt%电池薄膜厚度为33μm时,太阳能电池光电转化效率进一步提升为7.06%。光电性能增强的原因是骨架结构有利于快速传输电子并增大染料吸附量。本研究通过设计制备具有骨架结构的多孔TiO₂薄膜为提高染料敏化太阳能电池性能提供了新的思路。     

骨架结构多孔TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能

以空心球状TiO₂为基体、以片状TiO₂为骨架,采用刮刀法制备了染料敏化太阳能电池的多孔TiO₂光阳极薄膜。光电转化效率测试结果表明,当作为骨架支撑材料的片状TiO₂含量为20wt%时,光阳极薄膜组装成太阳能电池的光电转化效率达到最高值4.53%,比商业P25制备的无孔无骨架TiO₂薄膜电池(4.06%)及无骨架结构的多孔TiO₂薄膜电池(4.17%)的性能均有显著提高。当片状TiO₂的最佳含量为20wt%电池薄膜厚度为33 μm时,太阳能电池光电转化效率进一步提升为7.06%。光电性能增强的原因是骨架结构有利于快速传输电子并增大染料吸附量。本研究通过设计制备具有骨架结构的多孔TiO₂薄膜为提高染料敏化太阳能电池性能提供了新的思路。     

气相沉积法制备多孔ZnO薄膜及其光伏特性

通过气相沉积法, 在大气环境下退火, 制备了多孔ZnO薄膜. 这种多孔ZnO薄膜的制备方法具有成膜过程简单且工艺可精确控制等特点. 将多孔ZnO薄膜用胶体CdSe量子点来敏化获得太阳能电池, 具有1.01%的能量转换效率.     

卟啉/酞菁配合物修饰钙钛矿太阳能电池研究

为解决资源短缺和环境污染问题,太阳能电池应用研究引起了广泛的科学关注。在过去的十年间,钙钛矿太阳能电池作为一种新型的电池技术得到了快速发展,逐渐成为目前商业化硅基太阳能电池最有力的竞争对手之一。然而,钙钛矿薄膜在低温溶液制备过程中不可避免地形成缺陷,这些缺陷是严重制约钙钛矿太阳能电池光电转化效率与长期运行稳定性得到进一步提高的主要因素。利用功能化有机分子钝化钙钛矿薄膜表面及晶界处缺陷是提升电池性能及稳定性的有效手段。卟啉/酞菁金属配合物具有良好的稳定性和优异的光电特性,利用卟啉/酞菁金属配合物修饰钙钛矿薄膜是提高钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的有效方法之一。本文综述了卟啉/酞菁金属配合物界面调控实现高效稳定钙钛矿太阳能电池组装的研究进展,并对其存在的问题及今后可能的发展方向进行了总结与展望。     

提高钙钛矿太阳能电池稳定性的方法研究进展

钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、制造成本低廉、载流子寿命长、光电转换效率高、能带可调等诸多优点,最近几年得到迅猛发展。目前,实验室制备的小面积钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过22%,但其稳定性仍是有待解决的问题,如果稳定性不能得到有效解决,必然会阻碍其产业化进程。本文归纳了钙钛矿电池稳定性研究的最新进展,重点讨论了提高钙钛矿太阳能电池稳定性的四种方法,最后总结了钙钛矿太阳能电池目前存在的问题并展望了其产业化的前景。     

V2O5电致变色薄膜的Raman光谱

The amorphous V 2O 5 films prepared by vacuum evaporation are unstable and easily dissolved by electrolyte during the electrochromic process, so unfit to make electrochromic materials. We found that the annealed films have enhanced stability and electrochromic properties. We studied the microstructural changes during the electrochromic process by Raman spectra and discussed the mechanism for the enhancement. The results indicated that the amorphous films annealed by 400-500℃became polycrystalline and the films contained (V 2O 5)n ordered chains which prevented the films from solution effectively and enhanced the electrochromic characteristics. When colored and decolored, the microstructure of the polycrystalline V 2O 5 films changed inversely. During the cathodic polarization process, Li+ inserted into the V 2O 5 crystal cell , formed V-O-Li band, disordered the films and UV absorption of the films blue shifted. On the contrary , during the anodic polarization process, Li +escaped from the crystal cell. The films largely restored .     

TiO2 Nanoparticles Produced by Electric-Discharge-Nanofluid-Process as Photoelectrode of DSSC

Self-made TiO₂ nanoparticles were used as photoelectrode material of dye sensitized solar cell. The TiO₂ thin film coats through spreading nanoparticles evenly onto the ITO glass via self-made spin-heat platform, and then TiO₂ thin film is soaked in the dye N-719 more than 12 h to prepare the photoelectrode device. The TiO₂ nanoparticles produced by electric-discharge-nanofluid-process have premium anatase crystal property, and its diameter can be controlled within a range of 20-50 nm. The surface energy zeta potential of nanofluid is from -22 mV to -28.8 mV, it is a stable particle suspension in the deionized water. A trace of surfactant Triton X-100 put upon the surface of ITO glass can produce a uniform and dense TiO₂ thin film and heating up the spin platform to 200 oC is able to eliminate mixed surfac-tant. Self-made TiO₂ film presents excellent dye absorption performance and even doesn't need heat treatment procedure to enhance essential property. Results of energy analysis show the thicker film structure will increase the short-circuit current density that causes higher conversion efficiency. But, as the film structure is large and thick, both the open-circuit voltage and fill factor will decline gradually to lead bad efficiency of dye-sensitized solar cell.     

P(VAc-MMA)为基体的聚合物电解质研究

以醋酸乙烯酯(VAc)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体, 采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物聚(醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸甲酯)[P(VAc-MMA)], 并以此聚合物为基体制备了聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、扫描电镜(SEM)、差热/热重分析(DSC/TG)、X射线衍射(XRD)、机械性能测试和电化学交流阻抗等方法对聚合物和聚合物电解质的性质进行了研究. 测试结果表明: VAc和MMA聚合生成P(VAc-MMA); 聚合物膜含有大量微孔结构, 利于离子传输; 聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和机械强度; 25 ℃下, 最高的离子电导率达到了1.27× 10^－3 S•cm^－1; 离子电导率随着温度的升高而迅速增加, 电导率-温度曲线符合Arrhenius方程.     

Comparative study of LiMn2O4 thin film cathode grown at high, medium and low temperatures by pulsed laser deposition

LiMn₂O₄ thin films with different crystallizations were respectively grown at high, medium and low temperatures by pulsed laser deposition (PLD). Structures, morphologies and electrochemical properties of these three types of thin films were comparatively studied. Films grown at high temperature (?873 K) possessed flat and smooth surfaces and were highly crystallized with different textures and crystal sizes depending on the deposition pressure of oxygen. However, films deposited at low temperature (473 K) had rough surfaces with amorphous characteristics. At medium temperature (673 K), the film was found to consist mainly of nano-crystals less than 100 nm with relatively loose and rough surfaces, but very dense as observed from the cross-section. The film deposited at 873 K and 100 mTorr of oxygen showed an initial discharge capacity of 54.3 μAh/cm² μm and decayed at 0.28% per cycle, while the amorphous film had an initial discharge capacity of 20.2 μAh/cm² μm and a loss rate of 0.29% per cycle. Compared with the highly crystallized and the amorphous films, nano-crystalline film exhibited higher potential, more capacity and much better cycling stability. As high as 61 μAh/cm² μm of discharge capacity can be achieved with an average decaying rate of only 0.032% per cycle up to 500 cycles. The excellent performance of nano-crystalline film was correlated to its microstructures in the present study.     

脉冲激光沉积LiNi0.5Mn0.5O2薄膜正极性能

高能量密度、功率密度和高温度稳定性的全固态薄膜锂离子电池是微电子器件的理想电源.开发新型的大比容量正极薄膜材料是解决问题的关键之一.与LiCoO2正极相比,层状结构的LiNi0.5Mn0.5O2有更高的可逆比容量和结构稳定性.本文应用脉冲激光沉积法制备LiNi0.5Mn0.5O2沉积薄膜,研究了衬底材料、温度对薄膜的微观结构、表面形貌及组分的影响.由LiNi0.5Mn0.5O2电极组装半电池,研究了薄膜的电化学性能与晶体结构、表面形貌及组分间的关系,表征了LiNi0.5Mn0.5O2沉积薄膜于不同充电截止电压的循环稳定性及倍率性能,并讨论了LiNi0.5Mn0.5O2薄膜的结构特点.     

高效钙钛矿太阳能电池吸光层的设计与优化

本文设计了多元混合钙钛矿吸光层涂布液配方,并采用两步法组装了钙钛矿电池器件。由于两步法制备钙钛矿吸光层存在配方和工艺相对复杂的问题,导致电池器件性能难以提升,因此,本文采用正交实验的方法,筛选出影响电池器件性能的关键因素。针对关键因素设计了系列实验,通过观察钙钛矿层薄膜形貌,测试钙钛矿太阳能电池器件的光电性能,并采用多种表征手段研究了钙钛矿层薄膜性质,确定了关键因素的添加量,最后优选出钙钛矿电池吸光层的最佳配方,得到高质量的钙钛矿薄膜,电池的光电转换效率达到21.1%。     

Thermal studies of novel molecular perovskite energetic material (C6H14N2)[NH4(ClO4)3]

(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] is a newly developed porous hybrid inorganic-organic framework material with easy access and excellent detonation performances,however,its thermal properties is still unclear and severely hampered further applications.In this study,thermal behaviors and non-isothermal decomposition reaction kinetics of(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] were investigated systematically by the combination of differential scanning calorimetry(DSC) and simultaneous thermal analysis methods.In-situ FTIR spectroscopy technology was applied for investigation of the structure changes of(C6H(14)N2) NH4(ClO4)3]and some selected referents for better understanding of interactions between different components during the heating process.Experiment results indicated that the novel molecular perovskite structure renders(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] better thermal stability than most of currently used energetic materials.Underhigh temperature s,the stability of the cage skeleton constructed by NH4^+and ClO4^-ions determined the decomposition process rather than organic moiety confined in the skeleton.The simple synthetic method,good detonation performances and excellent thermal properties make(C6H(14)N2)[NH4(ClO4)3] an ideal candidate for the preparation of advanced explosives and propellants.     

钙钛矿型太阳能电池制备工艺及稳定性研究进展

有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池因其简单的制备工艺,低廉的制造成本,优异的光电转换效率,成为光伏领域的研究热点。钙钛矿光吸收材料具有消光系数高、载流子迁移率高、载流子寿命长、带隙可调控等优点。短短几年内,钙钛矿型太阳能电池的效率从最初的3.8%提高到22.1%。目前,为了获得稳定高效的钙钛矿型太阳能电池,主要有以下几个研究思路:新型器件结构设计;结构功能层的材料形貌设计;结构各功能层间的界面修饰;空穴传输材料的选择;对电极的选择。本文通过文献综述,在回顾了国内外研究者对钙钛矿型太阳能电池的研究历程的基础上,介绍了钙钛矿型太阳能电池的结构和工作原理,重点总结了电子传输层和钙钛矿层的制备工艺及优化,并讨论了钙钛矿型太阳能电池的稳定性以及展望了其商业化的前景。     

钙钛矿型太阳能电池制备工艺及稳定性研究进展

有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池因其简单的制备工艺,低廉的制造成本,优异的光电转换效率,成为光伏领域的研究热点。钙钛矿光吸收材料具有消光系数高、载流子迁移率高、载流子寿命长、带隙可调控等优点。短短几年内,钙钛矿型太阳能电池的效率从最初的3.8%提高到22.1%。目前,为了获得稳定高效的钙钛矿型太阳能电池,主要有以下几个研究思路：新型器件结构设计;结构功能层的材料形貌设计;结构各功能层间的界面修饰;空穴传输材料的选择;对电极的选择。本文通过文献综述,在回顾了国内外研究者对钙钛矿型太阳能电池的研究历程的基础上,介绍了钙钛矿型太阳能电池的结构和工作原理,重点总结了电子传输层和钙钛矿层的制备工艺及优化,并讨论了钙钛矿型太阳能电池的稳定性以及展望了其商业化的前景。     

原位聚合MnO_2/PoPD@PPS复合滤料及其NH_3-SCR脱硝性能研究

在聚苯硫醚(PPS)滤料表面包覆一层二氧化锰/聚邻苯二胺(PoPD)复合物。利用π-π共轭效应,将邻苯二胺(OPD)单体均匀吸附在PPS纤维表面,然后通过高锰酸钾溶液使邻苯二胺氧化聚合,在纤维表面原位生成聚邻苯二胺包覆层,同时高锰酸钾被还原成MnO_2催化剂,插入到聚邻苯二胺基体中。通过原位聚合生成的MnO_2/PoPD复合物与PPS滤料间有很强的黏结性,使得催化剂和滤料能牢固地结合在一起。该复合滤料制备方法简单,实验条件温和,对滤料本身性能没有损伤,通过FESEM、XPS、XRD、FT-IR、脱硝活性测试等对其结构和性能进行了研究。脱硝测试结果表明,KMnO4/PPS质量比为1∶1时,复合滤料在80-180℃下脱硝率可达36%-94%,10 h的催化剂稳定性测试中,其脱硝率在160℃下仍保持在88%;Mn 2p的XPS谱图证实复合滤料上催化剂为MnO_2;复合滤料的XRD谱图表明MnO_2为非晶结构;从FESEM照片可以看出,MnO_2催化剂在PPS滤料上分散均匀。