TiO2颗粒尺寸对染料敏化太阳电池内电子输运特性影响研究

采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)研究了染料敏化太阳电池(DSC)内部电子传输和背反应动力学特性.在纳米TiO₂薄膜厚度相同的情况下,借助于IMPS/IMVS测量了由3种不同TiO₂颗粒尺寸大小薄膜制备出DSC的电荷传输特征参数值.IMPS/IMVS理论模型拟合实验测量数据的结果表明：在不同入射光强下,随着颗粒尺寸的增大,电子扩散系数(D_n)增大,而电子寿命(τ_n 关键词： 染料敏化 太阳电池 IMPS/IMVS 电子传输     

染料敏化太阳电池中TiO2膜内电子传输和背反应特性研究

采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)研究电池内部电子传输机理和电子背反应动力学特性.利用理论表达式对不同TiO2多孔膜厚度(d)的电池实验数据进行了拟合,得到了电池的吸收系数(a)、电子扩散系数(Dn)、电子寿命(τn)、电子传输时间(τd)和入射单色光光电转化效率(IPCE)等微观参数的数值.研究表明:膜薄有利于加快电子传输,膜厚有利于提高光生电子浓度,进而从微观层面上研究了薄膜厚度对于电池内部电子产生、传输和复合过程的影响.     

TiO2颗粒尺寸对染料敏化太阳电池内电子输运特性影响研究

采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)研究了染料敏化太阳电池(DSC)内部电子传输和背反应动力学特性.在纳米TiO2薄膜厚度相同的情况下,借助于IMPS/IMVS测量了由3种不同TiO2颗粒尺寸大小薄膜制备出DSC的电荷传输特征参数值.IMPS/IMVS理论模型拟合实验测量数据的结果表明:在不同入射光强下,随着颗粒尺寸的增大,电子扩散系数(Dn)增大,而电子寿命(τn)减小,电子传输时间(τd)也减小.Dn随颗粒尺寸增大而增加归因于薄膜表面积的减小,而τn减小可以通过缺陷之间的跃迁频率来解释,τd减小是由于TiO2薄膜内缺陷浓度减小而导致的.     

调制光/电作用下染料敏化太阳电池中电荷传输和界面转移研究

详细讨论了染料敏化太阳电池(DSC)在稳态光照射或外加偏压下电荷的传输和转移过程,以及在调制光/电作用下电池的频率响应特点.通过电化学阻抗谱、光电化学阻抗谱、强度调制光电流谱和强度调制光电压谱等四种频谱光电测试手段,对DSC中TiO₂薄膜电子传输和界面转移的相关时间常数进行测量.详细分析和比较了电荷的传输及转移过程对时间常数的影响.结果表明,在低光强或低偏压下电荷传输和转移过程对时间常数影响较小,但在高光强或高偏压下对电子寿命影响明显.     

TiCl4处理多孔薄膜对染料敏化太阳电池中电子传输特性影响研究

借助于强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术,研究了纳米TiO₂多孔薄膜在TiCl₄溶液处理后组装成的染料敏化太阳电池(DSC)中电子传输和背反应动力学特性. 研究表明:纳米TiO₂多孔薄膜经TiCl₄溶液处理后,电池中暗电流减小,电子寿命τ_n明显延长,电子传输时间τ_d缩短,电子有效扩散系数D_n增大,电子扩散长度L_n值升高,入射单色光子/电子转化效率η_IPCE增加,光生电荷量Q_oc显著增加. 文章从微观层面上研究了TiCl₄溶液处理纳米TiO₂多孔薄膜对DSC内部电子的产生、传输和复合过程的影响,从而很好地解释了电池光伏性能随TiCl₄溶液处理的变化关系. 关键词： 4')" href="#">TiCl₄ 电子传输 染料敏化 太阳电池     

电极表面改性对染料敏化太阳电池性能影响的机理研究

采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术,从染料敏化太阳电池(DSC)电子传输和复合角度对比了不同光强下导电玻璃表面阻挡层及TiO₂薄膜优化使电池性能改善的内在原因.阻挡层的引入和TiO₂薄膜的优化均通过电沉积法实现.结果表明,对多孔薄膜电极的不同改性均提高了电池的短路电流J_sc和效率η,但对电子传输和复合过程的作用机理有所不同:前者延长了电子寿命τ _n,但电子传输时间τ _d变化不明显;而后者则主要是延长τ _n的同时也缩短了τ _d. 关键词： 染料敏化 太阳电池 调制光电流谱/调制光电压谱 电子输运     

染料敏化太阳电池中TiO2膜内电子传输和背反应特性研究

采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)研究电池内部电子传输机理和电子背反应动力学特性.利用理论表达式对不同TiO₂多孔膜厚度(d)的电池实验数据进行了拟合，得到了电池的吸收系数(α)、电子扩散系数(D_n)、电子寿命(τ_n)、电子传输时间(τ_d)和入射单色光光电转化效率(IPCE)等微观参数的数值.研究表明：膜薄有利于加快电子传 关键词： 染料敏化 太阳电池 IMPS/IMVS 传输     

纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

本文主要利用TiO₂亚微米球较强的光散射特性设计了纳米TiO₂颗粒/亚微米球多层结构光阳极, 并借助强度调制光电流谱(intensity-modulated photocurrent spectroscopy)、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy)和入射单色光光电转化效率(incident photon-to-current conversion efficiency), 研究亚微米球的引入对多层结构薄膜内缺陷态、电子传输时间、电子收集效率和界面电荷转移性能的影响. 强度调制光电流谱反映出亚微米球表面缺陷态少, 但其颗粒间接触不紧密, 导致在接触部位形成了势垒, 阻碍了电子的传输, 导致电子传输时间增长. 电化学阻抗谱结果表明不同多层结构电池界面复合无明显差别, 同时底层采用纳米TiO₂ 透明薄膜结构的电池, 其光利用率要明显高于底层采用亚微米球薄膜结构的电池, TiO₂费米能级电子填充水平也相对增大, 使得电池的光电转换效率得到提升. 多层结构复合薄膜电荷传输和光伏特性的研究, 为高效染料敏化太阳电池光阳极设计提供了实验基础.     

基于薄膜电极溶胶修饰的染料敏化太阳电池光电特性研究

染料敏化太阳电池(DSC)中的纳米薄膜电极 是决定太阳电池光电转换性能的重要组成部分. 为改善薄膜电极特性, 采用了不同浓度的TiO₂溶胶对DSC光阳极导电玻 璃和纳米TiO₂多孔薄膜进行不同方式的界面处理. 利用X射线衍射方法对制备得到的多孔薄膜以及溶胶经高温处理 后致密层中纳米TiO₂颗粒的尺寸及晶型进行了测试. 采用高分辨透射电子显微镜和场发射扫描电子 显微镜观察了纳米颗粒及薄膜微结构形貌. 采用强度调制光电流谱/光电压谱分析了TiO₂溶 胶的不同处理方式对电子传输和复合的影响. 在100 mW· cm^-2光强以及暗环境下分别测试了DSC的伏安输出性能以及暗电流. 结果表明, 不同浓度和处理方式均能较好地抑制暗电流. 溶胶处理后光生电子寿命τ_n延长, 电子传输平均时间τ_d相应缩短. 采用浓度为0.10 mol·L^-1的 溶胶对导电玻璃和多孔膜同时处理, DSC的宏观输出特性最佳, 短路电流密度J_sc提高了10.9%, 光电转换效率η提高了11.9%.     

硅片绒面形貌影响光线反射的数值研究

太阳能硅片表面绒面的光陷阱可以使光在其中经历多次反射,从而尽量减少光的反射损耗.不同光陷阱的形貌决定了光的不同多次反射路径而具有不同的反射效果.为了研究光陷阱形貌及光线入射角对减反射效果的影响,提出了数值仿真计算的方法跟踪每一条光线的反射过程计算加权出射系数.从而可以计算分析复杂形貌绒面的减反射效果并给出合理的优化方法,为制备高性能绒面结构提供理论依据.当光陷阱尺寸小于入射光线波长时,发生镜反射,将该尺寸的结构平滑处理.然后从光陷阱的深径比、高度、密度等方面计算分析光在不同入射角的情形下的加权出射系数.提出了理想的绒面光陷阱形貌,及获得最佳反射效果的入射角度.最后计算碱腐蚀及电火花加工产生的两种典型绒面的加权出射系数,并利用实验测量值验证了该计算方法.     

Photoconductivity of thin films of modifications of zinc sulfide

Fine structure in the spectral response in the 300–340 nm range is reported for polycrystalline films at 90 ° and 293 ° K. The response spectrum is compared with the absorption and reflection spectra; peaks in absorption correspond to minima in the photocurrent. The detailed spectrum is dependent on the modification and on the structure defects.     

Temporal response of laminated graded-bandgap GaAs-based photocathode with distributed Bragg reflection structure: Model and simulation

To describe the dynamic response characteristics of the laminated graded-bandgap GaAs-based photocathode with distributed Bragg reflection structure, a general theoretical temporal response model is deduced by combining the unsteady continuity equation and numerical calculation method. Through the model, the contribution of the distribution Bragg reflection structure and graded-bandgap emission layer to the temporal response are investigated. Meanwhile, the relationships between the temporal response characteristics of the laminated GaAs-based photocathode and different structural parameters are also analyzed, including average electron decay time, emission layer thickness, and incident light wavelength. It is found that the introduction of distribution Bragg reflection (DBR) layer solves the discrepancy between the absorption capability of the emission layer and the temporal response. Moreover, the distributed Bragg reflection layer can improve the time response by optimizing the initial photoelectron distribution. The improvement effect of the DBR layer on the temporal response is enhanced with the emission layer thickness decreasing or the incident light wavelength increasing. These results explain the effect of the DBR layer of the photocathode on the dynamic characteristics, which can offer a new insight into the dynamic research of GaAs-based photocathode.     

Resonant cavity-enhanced quantum dot field-effect transistor as a single-photon detector

A resonant cavity-enhanced （RCE） quantum dot （QD） field-effect transistor （RCEQDFET） is designed for single- photon detection in this paper. Adding distributed Bragg reflection （DBR） mirrors to the single-photon detector （SPD）, we improve the light absorption efficiency of the SPD. The effects of the reflectivity of the mirrors, the thickness and light absorption coefficient of the absorbing layer on the detector＇s light absorption efficiency are investigated, and the resonant cavity is determined by using the air/semiconductor interface as the mirror on the top. Through analyzing the relationship between the refractive index of AlxGal_xAs and A1 component, we choose A1As/Alo.15Gao.85As as the material of the mirror on the bottom. The pairs of A1As/Alo.15Gao.85As film are further determined to be 21 by calculating the reflectivity of the mirror. The detector is fabricated from semiconductor heterostructures grown by molecular beam epitaxy. The reflection spectrum, photoluminescence （PL） spectrum, photocurrent response, and channel current of the detector are tested and the results show that the RCEQDFET-SPD designed in this paper has better performances in photonic response and wavelength selection.     

新型光学长程吸收池的仿真设计研究

为了解决传统的长程光学吸收池设计中镜面利用率低导致反射次数少的问题,根据传输矩阵理论,开展了离散型Herriott池的结构参数设计研究。基于MATLAB数值计算模拟详细研究了吸收池内光线的传输次数与机械结构参数、光线的入射位置及入射角之间的依赖关系。仿真结果为实际应用中设计便携式长程光学吸收池提供良好的参数和模型借鉴作用。     

钙钛矿电池纳米陷光结构的研究进展

随着材料性能的不断提升,近年来纳米陷光结构在钙钛矿电池中的应用受到越来越多的关注.纳米陷光结构的引入可以改变光子在电池中的传输路径以及被电池吸收的光子能量.将纳米陷光结构用于钙钛矿电池中的不同界面可以不同程度地增加电池对光的吸收,最终提升电池效率.如何有效地应用陷光结构是进一步提升钙钛矿电池转换效率的关键问题之一.本文从阐述具有不同纳米陷光结构的钙钛矿电池性能出发,对不同结构进行了对比与总结,并分析了其中的优势与劣势.     

双气室气体检测系统的研究

基于气体的近红外吸收机理，研究了一种双气室光纤气体检测系统。通过光纤光栅和压电陶瓷对宽带光源LED进行波长调制，获得了与气体吸收峰对应的窄带反射出射光，检测二次谐波，实现气体浓度的较高灵敏度测量。利用测量气室和参考气室的二次谐波的比值来消除吸收系数随环境的变化、光源光功率的波动和光路干扰对测量精度的影响。利用该系统对CH₄气体进行了实验研究，实验表明该系统的测量灵敏度可以达到0.2×10^-6。     

Effect of Sm doping into CuInTe_2 on cohesive energy before and after light absorption

The effects of Sm doping into CuInTe_2 chalcopyrite on the cohesive energy before and after light absorption are systematically investigated by the empirical electron theory(EET) of solids and molecules.The results show that the static energy of CuIn_(1-x)Sm_xTe_2 decreases with Sm content increasing due to the valence electronic structure modulated by doping Sm into CuIn_(1-x)Sm_xTe_2.The calculated optical absorption transition energy from the static state to the excited energy level in CuIn_(1-x)Sm_xTe_2 accords well with the experimental absorption bandgap of CuIn_(1-x)Sm_xTe_2.Moreover,it is found that the energy bandgap of CuIn_(1-x)Sm_xTe_2 is significantly widened with Sm content increasing due to its special valent electron structure,which is favorable for enhancing the light absorption in a wider range and also for the potential applications in solar cells.     

Frequency-resolved photocurrent studies of a-Se

 Optically modulated photocurrent response of amorphous selenium (a-Se) thin films was measured between 20 K and 295 K, by using the in-quadrature frequency-resolved spectroscopy method. The results show that the modulated photocurrent depends on external parameters such as excitation light intensity and temperature, giving information about recombination kinetics. Received, 28 July 1996 /Accepted: 20 September 1996