双硫腙后处理诱导的钙钛矿膜二次结晶和钝化

有机-无机杂化钙钛矿较低的缺陷形成能和表面的悬挂键会导致其薄膜中产生铅缺陷。这些深能级缺陷会直接引起载流子的非辐射复合,导致有机-无机杂化钙钛矿光伏器件的界面接触和载流子传输效率变差,最终降低了器件的综合性能。采用双硫腙作为钙钛矿薄膜表面的二次结晶诱导剂和铅缺陷钝化剂,通过对钙钛矿膜进行后处理的方法实现对钙钛矿薄膜的形貌调控和缺陷钝化。进一步的研究结果表明,双硫腙通过与铅离子配位的方式有效地钝化了铅缺陷,并诱导了表面钙钛矿晶体的二次结晶,改善了薄膜质量,进而提高了器件的综合性能。     

多功能氨基酸衍生物钝化的高性能钙钛矿太阳能电池

采用含有羧基、氨基和苯基等多官能团的氨基酸衍生物分子(Fmoc-L-异亮氨酸,Fmoc-Ile-OH)钝化钙钛矿薄膜表面缺陷。首先,该氨基酸衍生物可降低钙钛矿薄膜中PbI₂杂质含量,并提高钙钛矿薄膜的颗粒尺寸。其次,氨基酸衍生物的引入可有效改善钙钛矿薄膜的光学特性和钙钛矿/电荷传输层界面载流子输运性能。另外,经钝化处理的钙钛矿太阳能电池表现出更优的器件二极管理想因子、更低的陷阱填充极限电压和更高的载流子复合电阻,这些结果证实了Fmoc-Ile-OH可有效钝化钙钛矿薄膜表面缺陷。最后,通过工艺条件优化,制得了转化效率为21.09%的高效钙钛矿太阳能电池器件,其性能远优于对照组器件的效率(18.00%)。     

卤化钙钛矿太阳能电池的缺陷容忍及缺陷钝化研究进展

缺陷在钙钛矿太阳能电池的快速发展中起着至关重要的作用。缺陷容忍性,即金属卤化钙钛矿的主导缺陷是浅能级缺陷,它们不会成为强非辐射复合中心,这被认为是金属卤化钙钛矿的独特特性,是其具有高光电转换效率的主要原因。然而,要进一步提高金属卤化钙钛矿的光电转换效率,就需要消除一些可作为非辐射复合中心并严重影响器件性能的少量深能级缺陷,包括点缺陷、晶界、表面和界面等。本文综述了缺陷容忍的研究进展,包括软声子模式和极化子效应。此外,还总结了缺陷钝化的策略,包括通过阳离子或阴离子来钝化离子键,以及通过路易斯酸或路易斯碱来钝化配位键等。     

卤化钙钛矿太阳能电池的缺陷容忍及缺陷钝化研究进展（英文）

缺陷在钙钛矿太阳能电池的快速发展中起着至关重要的作用。缺陷容忍性,即金属卤化钙钛矿的主导缺陷是浅能级缺陷,它们不会成为强非辐射复合中心,这被认为是金属卤化钙钛矿的独特特性,是其具有高光电转换效率的主要原因。然而,要进一步提高金属卤化钙钛矿的光电转换效率,就需要消除一些可作为非辐射复合中心并严重影响器件性能的少量深能级缺陷,包括点缺陷、晶界、表面和界面等。本文综述了缺陷容忍的研究进展,包括软声子模式和极化子效应。此外,还总结了缺陷钝化的策略,包括通过阳离子或阴离子来钝化离子键,以及通过路易斯酸或路易斯碱来钝化配位键等。     

水分辅助对无机钙钛矿CsPbI3薄膜结晶的影响

利用水分辅助晶粒溶解重结晶策略提高全无机铯铅碘钙钛矿(CsPbI₃)薄膜的质量, 探究了退火过程中不同湿度条件对薄膜结晶质量的影响, 并从形貌结构、 缺陷复合以及光伏性能等方面进行了研究. 结果表明, 相比于相对湿度(RH)为0%组CsPbI₃薄膜明显的晶界空隙, 适当的湿度退火有助于晶粒间更致密地结合, 晶界的减少进而可抑制载流子非辐射复合; 湿度过大则会形成较粗糙的表面形貌, 影响界面接触. 实验结果表明, 7%RH下CsPbI₃薄膜中缺陷明显减少, 非辐射复合得到抑制, 载流子寿命增加; 光伏性能测试结果显示, 开路电压(V_oc)和填充因子(FF)显著增大, 并获得了15.28%的光电转换效率(PCE).     

全无机钙钛矿太阳电池: 现状与未来

近年来,基于ABX₃结构的有机无机杂化钙钛矿材料因其具有优良的光电特性和廉价的制作成本得到了全世界的广泛关注,但体系中的有机组分容易受到光、热、湿等外界条件的影响而分解,导致器件的PCE发生严重的下降,极大地限制了PSCs(Perovskite solar cells, PSCs)的产业化进程。利用纯无机阳离子完全取代ABX₃结构中的A位有机阳离子制备出全无机钙钛矿材料,因其优异的热稳定性和环境稳定性而得到了快速的发展。现阶段,基于全无机钙钛矿材料的全无机钙钛矿太阳能电池(I-PSCs)的效率已超过19%,应用前景广阔。本文回顾了近年来全无机钙钛矿材料的研究进展,对不同类型的全无机钙钛矿材料进行了综述和讨论,从成膜工艺、掺杂工程、后处理工程等方面论述了如何提升器件的稳定性。最后,对I-PSCs的大面积制备及其柔性应用进行了介绍,揭示了I-PSCs面临的挑战,并对该领域进行了展望。     

反式锡基钙钛矿光伏电池的制备及稳定性策略

近年来,钙钛矿光伏电池（PSCs）取得了突飞猛进的发展,迄今最高认证光电转换效率达到25.7%,但是钙钛矿材料常使用有毒的重金属元素铅,对环境和人体都有极大的危害,不利于其实际应用,因此发展无铅PSCs受到越来越多的关注。锡基钙钛矿材料具有优异的光电性质,特别是带隙窄、载流子迁移率高和激子复合能低,是无铅钙钛矿中最具有潜力的材料。反式（p-i-n型）锡基PSCs由于低迟滞效应、可低温制备及低成本等优点获得普遍关注,取得了一系列重要突破,目前最高效率已经突破14%,具有巨大的发展潜力。鉴于反式锡基钙钛矿太阳能的迅速发展,本文系统综述了反式锡基PSCs制备及稳定性研究进展,尤其关注反式锡基PSCs的界面修饰、锡基钙钛矿材料性能、构筑高质量锡基钙钛矿薄膜的方法以及提高稳定性的策略,并讨论了锡基PSCs的前景展望。     

SnO2表面卤化提高钙钛矿太阳能电池光伏性能

钙钛矿太阳能电池(PSCs)成为近几年来迅速发展的新型太阳能电池,其中将SnO₂纳米粒子层用作电子传输层(ETL)的钙钛矿太阳能电池器件得到了广泛的关注。SnO₂有着更低的制备温度,使其具备应用于柔性器件的潜力,但与钙钛矿层能级不匹配等问题限制着其发展。而在界面处加入钝化层,尤其是表面卤化的方法或可解决这一问题。本文综合研究了SnO₂表面卤化对钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响,选用四丁基氯化铵(TBAC)、四丁基溴化铵(TBAB)和四丁基碘化铵(TBAI)三种钝化材料对SnO₂表面进行钝化处理,并对钝化材料溶液进行了浓度梯度研究。通过材料形貌、结构和光学性能表征以及电池器件性能测试分析等方法,证明了SnO₂表面卤化可提高钙钛矿层的质量和PSCs光伏性能,并从器件内部电荷传输动力学等角度解释了器件性能改善的原因。为进一步说明其性能改善的机理,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法对材料表面性质进行了深入研究,从能量、结构、电荷密度、态密度、功函数等角度解释了表面卤化提高SnO₂/钙钛矿界面处电子传输特性的原因。实验和理论计算均表明TBAC对于SnO₂具有较好的钝化效果,并随着溶液浓度的提升钝化作用越明显。SnO₂表面卤化作用的深入研究不仅对提高电池器件性能具有实际意义,还能够帮助理解太阳能电池界面现象,为界面改性提供新的研究思路。     

碳基钙钛矿太阳能电池的研究进展

由于具有成本低、工艺简单等优点,有机-无机杂化太阳能电池(PSCs)的研究和发展受到了广泛的关注,光电转换效率也快速提升到与传统晶体硅太阳能电池相当的水平。 然而,PSCs稳定性差的问题严重限制了其商业化。 在各种PSCs中,基于碳电极的无空穴传输层器件(C-PSCs)去除了影响稳定性的有机空穴传输层和金属电极,使得器件稳定性得到了明显的提高,是最具有应用前景的电池器件之一。 自从2013年首次报道以来,C-PSCs的各方面研究取得了很大的进展,效率也从最初的6.6%提高到现在的15.9%。 本综述将系统地介绍C-PSCs的最新研究进展,包括器件结构和工作原理、各部分研究进展(电子传输层、钙钛矿薄膜和碳电极),以及存在的问题和解决方案。     

溶液法生长大面积超薄钙钛矿单晶薄膜

卤化物钙钛矿由于其独特的光电性质,在薄膜光电子器件领域具有极大潜力1。虽然许多工作都集中在多晶钙钛矿材料上,但单晶钙钛矿比多晶具有更低的缺陷态密度、更好的载流子输运能力和更高的稳定性2,3,可以有有效减少甚至消除载流子输运过程中的散射损失以及在晶界处的非辐射性复合4。采用单晶钙钛矿薄膜作为器件活性层被认为是进一步提高钙钛矿光电子器件性能的理想方案。目前,研究报道的钙钛矿单晶薄膜生长方法主要通过化学气相沉积和溶液空间限制法5,6,然而,所制备的薄膜厚度往往较厚,相应的器件性能也没有多晶薄膜的器件高7,因此,生长高质量的超薄大面积钙钛矿单晶薄膜至关重要。     

Energy levels of the weakly interacting radicals

Energy levels of the weakly interacting radicals are estimated on the basis of planar methyl radical interaction as a model. These levels depend on the given separation r between the centers of mass. The appropriate Schrödinger equation is solved by using the Brillouin-Wigner series method. Analytical forms for the integrals used to estimate matrix elements are derived. The principle of total momentum conservation is strictly obeyed. Some energy levels cannot be estimated as a result of divergence.     

石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究

采用超声-水热法在溴氧化铋(BiOBr)上负载不同含量氧化石墨来制备石墨烯-溴氧化铋(Gre-BiOBr)复合物,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光分光光度计(PL)、比表面积仪(BET)及红外光谱仪(FT-IR)对不同负载量的Gre-BiOBr进行初步表征.发现BiOBr负载石墨烯前后均为斜四方晶型(JCPDS:78-0348),均为大小500~1 000 nm片层状.在可见光照射下(λ≥420 nm),以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和水杨酸(Salicylicacid,SA)作为降解底物,发现经过负载石墨烯后BiOBr的可见光活性有明显提高,且当负载质量比为10%时,Gre-BiOBr复合物表现出最好的可见光活性,此时光降解RhB反应速率(k10%Gre-BiOBr=0.046 min-1)约为单纯BiOBr(kBiOBr=0.02 min-1)的两倍.经测定10%Gre-BiOBr复合物的比表面积为10.50 m2/g,禁带宽度为2.61 eV,能吸收λ≥475 nm可见光.结合自由基捕获实验,发现该催化体系主要涉及超氧自由基(O2·-)和空穴(h+)的共同氧化作用.10%Gre-BiOBr催化剂循环使用5次,仍保持着良好光催化活性,表明该催化剂稳定性较好.     

Single-molecule tethered particle motion to study protein-DNA interaction

Single-molecule techniques have been demonstrated as powerful tools to investigate individual protein-DNA interactions that are difficult to access by conventional biochemical techniques. These methods are popularly used to obtain valuable and detailed molecular mechanisms of enzyme functions. Currently, we have used single-molecule tethered particle motion to investigate protein-DNA interactions, including homologous recombination, site-specific recombination, DNA package, and the nucleosome remodeling process, and useful information was obtained. Here, we will describe the experimental designs and present the information obtained.     

SrTiO3/TiO2 Hybridstructure as Photoanode in Dye‐Sensitized Solar Cell

In dye‐sensitized solar cells (DSSCs), the charge recombination at the TiO₂/dye/electrolyte interface greatly influences the photoelectron conversion efficiency. Hybrid semiconductor materials with matched band potentials are designed to reduce the charge recombination. In this study, SrTiO₃/TiO₂ hybridstructure was synthesized by using TiO₂ nanoparticles as template in a hydrothermal, showing a negative shift in the flat band potential. The DSSC with the SrTiO₃/TiO₂ anode exhibits an increased photovoltage and a reduced photocurrent. The suppression of charge recombination at the TiO₂/dye/electrolyte interface was observed in the electrochemical impedance spectroscopy, causing an improvement in the photovoltage. However, the SrTiO₃/TiO₂ system shows an obstructed electrons injection from the dye to SrTiO₃/TiO₂, limiting the photocurrent performance. The photoelectrochemical properties of the SrTiO₃/TiO₂ system are discussed in detail herein.     

Kinetics of heterogeneous recombination of hydrogen atoms on solid surfaces

Heterogeneous recombination rates of hydrogen atoms on solid surfaces were measured for the first time. An anomalous form of these curves testifies that the reaction on surfaces of metals, semiconductors and dielectrics follows a universal mechanism with participation of preadsorbed atoms.     

Photoluminescence of boron carbide

The excitation of B_4.3C with an Ar-laser () yields a photoluminescence spectrum between about 1.56 and 1.58 eV with its main maximum at 1.563 eV and a weaker maximum at 1.572 eV. It is attributed to the indirect-allowed recombination of free excitons.     

动态复合对染料敏化太阳电池性能的影响

本文通过设计一种特殊的电池结构,动态改变电解液与导电玻璃（Tc0）的接触面积,固定Ti02薄膜面积,将TCO／OL解液界面与TiO2／电解液界面两种复合途径进行区分,从实验和理论两方面研究了复合途径变化对染料敏化太阳电池（DSC）性能的影响．采用电化学阻抗谱（EIS）表征界面电荷交换过程,研究了不同途径在复合中的作用机理．通过单色光下,1-V性能测试,对不同界面复合主导下的DSC二极管特性进行数值分析,探讨了复合过程中界面电荷交换变化对光电压（‰）的影响．研究结果表明,高光强下（Voc=700mV）改变TCO／电解液接触面积对复合影响不明显,DSC电子复合主要经由TiO2／电解液界面,电池具有明显的二极管特征;而弱光下（Voc〈400mV）增加TCO／电解液接触面积将使复合大幅增加,此时电荷交换由TCO／电解液界面主导,电池填充因子大幅降低,整流作用减弱．由于TCO／OL解液界面电荷交换明显慢于TiO2／电解液界面,通过同一电池一定光强范围内的光电压变化对比发现,高光强下光电压变化较慢,而弱光下光电压变化较快．     

Photovoltaic Performance and Charge Recombination Dynamics of P3HT/PCBM Blend Heterojunction

We prepared the polymer solar cell based on poly（3-hexylthiophene）（P3HT）/fullerene derivative PCBM（PCBM=[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester） heterojunction and investigated the irradiation intensi- ty-dependent charge recombination dynamics of heterojunction employing nanosecond transient absorption spectroscopy with bias light so as to simulate the photophysical process in heterojunction when the photovoltaic device is on operation. The experimental data exhibit that the yield of free charges gradually decreases and the loss of mobile carriers originated from bimolecular recombination simultaneously increases as the irradiation intensity gradually enhances. This indicates that the polymer solar cell is much suitably used at a low irradiation intensity.     

Recombination of tert-butyl radicals: the role of weak van der Waals interactions

A mechanism for the recombination of tert-butyl radicals is postulated to involve the loosely bonded intermediates tert-C₄H₉⋯tert-C₄H₉. Three processes contribute to the overall recombination rate constant: tert-C₄H₉+ tert-C₄H ⇆ tert-C₄H₉⋯tert-C₄H₉ characterized by the equilibrium constant K ₁ and tert-C₄H₉⋯tert-C₄H₉ → C₈H₁₈* characterized by the rate constant k ₂, k _rec,∞(T) ≈ K ₁ k ₂. This recombination rate constant exhibits a negative temperature dependence and is proportional to T ^−3/2. The agreement with experiment is very good. Received: 2 October 2000 / Accepted: 2 May 2002 / Published online: 7 August 2002