阴极电压脉冲占空比对钛合金微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化电源,在保持双极性电压脉冲幅度不变的条件下,研究了阴极电压脉冲占空比（d_c）对钛合金微弧氧化膜特性的影响.结果表明：阴、阳极的峰值电流随处理时间的变化分为几个不同阶段,各阶段的开始和结束时间与d_c密切相关.氧化膜主要由金红石和锐钛矿相TiO₂组成,金红石相TiO₂的相对含量在d_c=50%附近随d_c的 关键词： 微弧氧化 钛合金 占空比     

阴极修饰层对 SubPc/C60 倒置型有机太阳能电池性能的影响

采用Cs₂CO₃, 石墨烯(graphene):Cs₂CO₃混合材料和 ZnO 纳米颗粒作为阴极修饰材料, 研究了不同阴极界面修饰层对基于SubPc/C₆₀的倒置结构的有机太阳能电池性能的影响. 结果表明: 引入适当厚度的阴极修饰层, 可以提高器件的性能和稳定性; 尤其是基于Cs₂CO₃以及graphene:Cs₂CO₃混合阴极修饰层的光伏器件, 能量转换效率(PCE)提高了2倍; 同时, 采用ZnO纳米颗粒作为阴极修饰层的器件, 开路电压(V_OC)达到0.89 V, 并且器件的PCE 提高了4倍多. 此外, 不同电极修饰材料和倒置结构的引入可以有效防止器件串连电阻的升高, 从而提高器件的稳定性. 关键词： 倒置型 阴极修饰层 有机太阳能电池 稳定性     

煤系针状焦原料在成焦过程中的XRD结构分析

低QI(原生喹啉不溶物)含量的软沥青（SCTP）是制备煤系针状焦的优选原料,研究其在成焦过程中的结构变化有助于高品质针状焦的研制。基于样品的X射线衍射（XRD）数据,利用Smarsly团队开发的CarbX软件对其全谱拟合,定量出SCTP在不同炭化温度（400,500,600,800,1 000,1 200和1 400 ℃）下的微晶结构参数,进而在纳米尺度下研究SCTP的热致结构变化情况。结果表明,随炭化温度升高,微晶堆垛的石墨烯层大小L_a从初始沥青的10.3 Å逐步增大到1 400 ℃的47.9 Å,但在500 ℃前L_a增加缓慢,只有当温度超过800 ℃后,L_a才显著增大,这表明需要800 ℃以上的高温才能使交联石墨烯层内的原子重组,进而导致微晶长大。然而,石墨烯碳网的C—C键长l_cc受温度的影响很小,在1.41~1.42 Å范围内变化。由于SCTP在液相炭化成半焦过程中存在中间相转化,导致微晶堆垛高度L_c在500 ℃前逐步增大,在500 ℃时达到最大（L_c=31.1 Å）,随后由于半焦进一步热解缩聚,使L_c逐步减小,在1 000 ℃时达到最低点（L_c=15.4 Å）,超过1 000 ℃后又开始增大。与L_c的变化趋势相同,堆垛的石墨烯层数N从原始沥青的2.66层增加到500 ℃的约9.05层,随后减小到1 000 ℃的4.55层,超过1 000 ℃后又开始增大。由于500 ℃前样品仍处于沥青态,所以此阶段微晶的石墨烯层间距a₃都较大,约为3.50 Å。当在500 ℃变为半焦后,a₃迅速减小至3.44 Å。随后温度升高,a₃在1 000 ℃达到最小（a₃=3.39 Å）,1 000 ℃后又开始增大,这表明焦炭经历了收缩再膨胀过程。通过CarbX软件拟合样品的XRD数据,除了可得到样品炭微晶的主要尺寸（L_a,L_c,N,a₃）信息外,还可获得这些参数的分散性（k_a,k_c,σ₃,ε₃）以及堆垛的取向性（q）、均匀性（η）和无序碳含量（c_un）等信息,有利于深入了解样品的微观结构,有助于优质针状焦的生产。     

石墨烯衍生物作为有机太阳能电池界面材料的研究进展

本文综述了石墨烯及其衍生物作为界面材料在有机太阳能电池中的应用, 包括作为阳极界面层、阴极界面层和叠层电池中间层等方面. 氧化石墨烯由于较好的透光性, 易于分散在水溶液中与溶液加工等优点已被应用在有机太阳能电池中. 对氧化石墨烯作为阳极界面层的研究包括通过部分还原或掺杂提高其导电性、通过引入高负电性原子提高其表面功函数, 以及通过与其他材料复合提高性能等. 同时, 本文综述了石墨烯衍生物及复合材料作为有机太阳能电池阴极界面层和叠层电池中间层的研究. 最后本文展望了石墨烯及其衍生物在有机太阳能电池与有机无机复合钙钛矿太阳能电池中的应用前景.     

基于柔性基底异质结有机薄膜的光伏器件

研究了基于柔性基板的有机薄膜太阳能电池,实验以聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐作为阳极修饰层,1,4-亚苯基亚乙烯基（MEH-PPV）材料作为给体层以及富勒烯（C60）材料作为受体层制备异质结柔性有机太阳能电池。实验结果表明:增加阳极修饰层,虽然会阻挡光的吸收,但是可以大幅度地提高短路电流、开路电压、填充因子和能量转换效率4个参数。并发现MEH-PPV受体层的厚度对有机太阳能电池的性能有较大影响,当受体层厚度为90 nm时能量转换效率达到最大,为1.29%。     

PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C70器件性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(6 nm)/Rubrene (30 nm)/C₇₀ (30 nm)/PTCBI(x nm)/Al (150 nm)器件, 研究了四羧基苝的衍生物PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C₇₀有机太阳能电池的作用. 实验结果显示, 在C₇₀与Al电极之间插入PTCBI 后, 电池性能得到明显改善; 分析表明, 插入PTCBI后, 活性层与阴极形成了良好的欧姆接触, 提高了器件的内建电场, 同时PTCBI避免了激子与Al电极的接触, 减少了在制备过程中高动能Al对C₇₀的破坏. 进一步考察了PTCBI厚度对电池的性能的影响, 结果显示, 厚度为6 nm的PTCBI 层器件性能最佳, 其开路电压(V_OC)、填充因子(FF)、短路电流密度(J_SC)与功率转换效率(ηP)与未插入PTCBI修饰层的器件相比分别提高了70.4%, 55.5%, 125.1%, 292.2%. 当PTCBI的厚度大于6 nm时, 激子解离后产生的自由电子会在PTCBI与阴极界面积累, 导致器件J-V曲线出现S形.     

氯化铯甲醇溶液对有机聚合物太阳能电池的影响

研究了氯化铯的甲醇溶液作为阴极修饰层,来提高传统有机聚合物太阳能电池器件性能。通过电容-电压(C-V)测试分析了铝电极和PTB7/PC_(70)BM之间的界面电荷积累情况,同时测试了紫外光电子能谱(UPS),对铝的功函数改变作了研究。结果表明,采用氯化铯的甲醇溶液作阴极修饰层的器件,其短路电流(J_(sc))、开路电压(V_(oc))、填充因子(FF)都有所提高,光电转化效率达到6.36%,与仅用甲醇处理过的器件相比,光电转化效率提高了11%;与未经甲醇处理的器件相比,光电转化效率提高了42.6%。这种一步溶液处理法能够减少电荷积累,同时降低铝电极的功函数,利于电子收集,进而提高器件性能。     

全湿法制备聚合物白光器件

使用全溶液法制备聚合物白光器件,通过引入修饰层并改变各层薄膜厚度来优化器件性能。针对ITO 阴极功函数较高的问题,引入功函数较低的蓝光聚芴衍生物：聚[9,9-二辛基芴-9,9-双（N,N-二甲基胺丙基）芴]（PFN）,有效地降低了阴极的复合功函数。同时PFN也是电子注入材料和发光材料。为降低器件的启动电压,引入Cs₂CO₃作为修饰层,同时也提高了电子传输能力。使用MEH-PPV作为橙红光材料。使用二次溶剂掺杂获得的高导PEDOT：PSS聚合物并通过滴膜的方法制备阳极取代了传统的金属电极真空镀膜法,从而使器件制备简单、快捷。最终得到了湿法制作的聚合物白光器件的光谱范围为400~800 nm,涵盖了整个可见光区域。器件的启亮电压为4 V,亮度为1 500 cd/m²,电流效率为0.55 cd/A。     

碳酸铯修饰Al作为反射阴极的倒置顶发射OLED器件

以Cs₂CO₃修饰的Al电极作为反射阴极制备了高效倒置顶发射结构有机电致发光器件(ITOLED)。以八羟基喹啉铝(Alq₃)作为发光层、MoO₃修饰的Ag为半透明阳极时,器件的开启电压为3.6 V,发光效率和功率效率分别达到9.8 cd/A和3.4 lm/W。研究结果表明,Al/Cs₂CO₃为反射阴极的器件性能明显高于使用Mg:Ag(4.2 V,8.6 cd/A,2.85 lm/W)和Al(5 V,5.5 cd/A,1.57 lm/W)作为反射阴极的倒置顶发射OLED器件。单电子器件研究结果证明,以Cs₂CO₃修饰的Al电极功函数明显低于Mg:Ag和Al电极,具有更好的电子注入效果。因此,除去微腔效应外,Al/Cs₂CO₃为反射电极的ITOLED器件性能的提高主要归因于Al/Cs₂CO₃阴极的有效电子注入。     

栅极调制纳米线的场增强因子计算

利用悬浮球模型和镜像电荷法计算了栅极调制纳米线的顶端表面电场,给出了场发射增强因子表达式β=1/2（3.5+L/r₀+W）,式中L与r₀分别是纳米线长度与顶端表面曲率半径,W是由栅孔半径R、阴极与栅极间距d以及纳米线自身几何参数所决定的函数．结果表明,纳米线长径比对场增强因子的影响很显著;当阴极与栅极间距较近时,场增强因子随d的增加而减小 关键词： 栅极调制纳米线 场增强因子 悬浮球     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39V分别提高到0.58V、0.55V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92mA/cm2分别降低到1.77mA/cm2、1.81mA/cm2,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10nm时,器件短路电流密度减少到0.35mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1nm时的0.43V增加10nm时0.63V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

Reveal the large open-circuit voltage deficit of all-inorganicCsPbIBr2 perovskite solar cells

Due to excellent thermal stability and optoelectronic properties, all-inorganic perovskite is one of the promising candidates to solve the thermal decomposition problem of conventional organic—inorganic hybrid perovskite solar cells (PSCs), but the larger voltage loss (V_loss) cannot be ignored, especially CsPbIBr₂, which limits the improvement of efficiency. To reduce V_loss, one promising solution is the modification of the energy level alignment between the perovskite layer and adjacent charge transport layer (CTL), which can facilitate charge extraction and reduce carrier recombination rate at the perovskite/CTL interface. Therefore, the key issues of minimum V_loss and high efficiency of CsPbIBr₂-based PSCs were studied in terms of the perovskite layer thickness, the effects of band offset of the CTL/perovskite layer, the doping concentration of the CTL, and the electrode work function in this study based on device simulations. The open-circuit voltage (V_oc) is increased from 1.37 V to 1.52 V by replacing SnO₂ with ZnO as the electron transport layer (ETL) due to more matching conduction band with the CsPbIBr₂ layer.     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C₆₀异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39 V分别提高到0.58 V、0.55 V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92 mA/cm²分别降低到1.77 mA/cm²、1.81 mA/cm²,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10 nm时,器件短路电流密度减少到0.35 mA/cm².开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1 nm时的0.43 V增加10 nm时0.63 V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

Enhanced performance of the OLED with plasma treated ITO and plasma polymerized thiophene buffer layer

In this work, indium-tin-oxide (ITO) electrode in organic light emitting device (OLED) was modified by using an O₂ plasma treatment and plasma polymerized thiophene buffer layers were inserted between ITO (anode) and organic layer in order to improve the hole injection efficiency. Furthermore, electron injection to cathode (Al) in the test OLED seemed to be improved due to introduction of quantum well in the cathode. The plasma-polymerized thiophene buffer layer on the O₂ plasma-treated transparent ITO electrode seemed to result in formation of a stable interface and consequently, reduction the hole mobility, which in turn caused enhanced recombination of hole and electron in the emitting layer. Compared with the test device without buffer layer, the turn-on voltage of the test device with the buffer layer was lowered by 1.0 V.     

Post-fabrication annealing effects on the performance of P3HT:PCBM solar cells with/without ZnO nanoparticles

In this study, P3HT:PCBM organic photovoltaic (OPV) devices, with or without ZnO nanoparticles buffer layer between the photoactive layer (P3HT:PCBM) and the cathode (Al top electrode), were fabricated. The devices were annealed at 145 °C either before or after depositing the top electrode. The objective of this study was to investigate the effects of the ZnO buffer layer and pre-/post-fabrication annealing on the general performance of these devices. The short-circuit current density (J_SC), open-circuit voltage (V_OC) and the external quantum efficiency (EQE) of the OPV devices were improved by the insertion of the ZnO layer and post-fabrication annealing. The post-fabrication annealed devices, with or without the ZnO layer, exhibited higher values of J_SC, V_OC and EQE than those of similar devices annealed before depositing the Al metal. This can be attributed to, among other things, improved charge transport across the interface between the photoactive layer and the Al top electrode as a result of post-annealing induced modification of the interface morphology.     

以ILTO为阳极的高效有机电致发光器件

以高功函数的掺杂钛酸镧的氧化铟薄膜(ILTO)及氧化铟锡(ITO)作为阳极,制备了Glass/anode/NPB/Alq3/LiF/Al结构的有机电致发光器件。得益于ILTO较好的掺杂性、低的表面粗糙度、高的可见光透过率以及高的有效功函数,以ILTO为阳极的有机电致发光器件的开路电压得到降低,最高亮度、电流效率、功率效率以及外量子效率均获得了成倍的提高。研究结果表明,ILTO是一种潜在的光学窗口材料,有望在各种光电器件中得到广泛的应用。     

Effects of X-ray radiation on hydrogenated amorphous silicon thin-film transistors and characteristics of tungsten shield layer

Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin-film transistors (TFTs) which have tungsten shield layer for AMOLED were fabricated. E-beam evaporation is useful method to prepare cathode layer above organic layers with high throughput and no damage to the organic layers but TFTs are damaged by X-ray radiation generated during the e-beam process. When the thickness of the tungsten layer was increased to 2000 Å, it was found that the characteristics of TFTs, such as threshold voltage, field effect mobility and sub-threshold slope, were slightly varied by X-ray radiation.