钙钛矿/硅叠层太阳电池中平面a-Si:H/c-Si异质结底电池的钝化优化及性能提高

最近,旋涂法制备的钙钛矿/平面硅异质结高效叠层太阳电池引起人们广泛关注,主要原因是相比于绒面硅衬底制备的钙钛矿/硅叠层太阳电池,其制备工艺简单、制备成本低且效率高.对于平面a-Si:H/c-Si异质结电池, a-Si:H/c-Si界面的良好钝化是获得高转换效率的关键,进而决定了钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的性能.本文主要从硅片表面处理、a-Si:H钝化层和P型发射极等方面展开研究,通过对硅片表面的氢氟酸(HF)浸泡时间和氢等离子体预处理气体流量、a-Si:H钝化层沉积参数、钝化层与P型发射极(I/P)界面富氢等离子体处理的综合调控,获得了相应的优化工艺参数.对比研究了p-a-Si:H和p-nc-Si:H两种缓冲层材料对I/P界面的影响,其中高电导、宽带隙的p-nc-Si:H缓冲层既能够降低I/P界面的缺陷态,又可以增强P型发射层的暗电导率,提高了前表面场效应钝化效果.通过上述优化,制备出最佳的P-type emitter layer/aSi:H(i)/c-Si/a-Si:H(i)/N-type layer (inip)结构样品的少子寿命与implied-Voc分别达到2855μs和709 mV,表现出良好的钝化效果.应用于平面a-Si:H/c-Si异质结太阳电池,转换效率达到18.76%,其中开路电压达到681.5 mV,相对于未优化的电池提升了34.3 mV.将上述平面a-Si:H/c-Si异质结太阳电池作为底电池,对应的钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的开路电压达到1780 mV,转换效率达到21.24%,证明了上述工艺优化能够有效地改善叠层太阳电池中的硅异质结底电池的钝化及电池性能.     

均聚物调节的金纳米粒子光及催化活性

在均聚物甲基丙烯酸N,N-2甲氨基乙酯（PDMAEMA）存在下通过硼氢化钠原位还原制备金纳米粒子,其尺寸通过金与DMAEMA的摩尔比调节．PDMAEMA水溶液在pH10和14分别在25℃和50℃发生相转变,而由于金纳米粒子具有疏水性,PDMAEMA稳定的金纳米粒子胶体水溶液在pH10时在47℃发生相变．PDMAEMA具有pH和温度敏感特性,其稳定的金纳米粒子胶体水溶液在光和催化性能方面表现出pH可调节的温度敏感特性．在pH2的酸性条件下,胶体水溶液从20℃到65℃升温过程中在518nm处发生表面等离子吸收;在pH10碱性条件下,胶体水溶液在20℃-40℃温度范围内在518nm处出现表面等离子吸收,而在40℃-65℃温度范围内吸收从518nm红移到545nm．当用金纳米粒子做催化剂催化对硝基苯酚的还原反应时,其催化活性可根据PDMAEMA在较高和较低温度对反应物分子的渗透性改变进行调节．     

纳米粒子在药物传递中的应用

目前,利用纳米粒子传递药物并用于恶性肿瘤组织的靶向识别,进一步提高肿瘤的诊断和治疗水平是一个比较热点的领域,人们期望用制备容易、价格便宜、毒性小的纳米技术来提高肿瘤的治疗效率。然而,由近年的报道来看,所摄入的纳米粒子仅有约0.7%能够到达肿瘤部位,传递效率较低,这无疑加大了治疗应用的难度。本综述中,我们分析了造成纳米粒子靶向药物转运效率较低的原因,包括纳米粒子的转运途径,纳米粒子转运过程中所遇到的屏障,纳米粒子在体内的清除途径等;随后我们介绍了较早应用的聚合物纳米粒子、磁性氧化铁纳米粒子以及目前广泛研究的介孔二氧化硅纳米粒子在药物传递系统构建中的应用情况,还介绍了细胞膜仿生纳米粒子在药物传递系统中的应用;最后,对纳米粒子在药物传递中的研究进行总结和展望。我们希望通过对纳米粒子传递药物的系统研究,进一步促进纳米粒子在药物传递上的研究,加速纳米药物的临床应用。     

成膜剂对染料敏化太阳电池性能的影响

通过刮涂法将P25粉的乙醇体系配制的TiO_2浆料制备成光阳极中的TiO_2薄膜,在TiO_2浆料中分别加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙基纤维素(M70),作对比实验,研究发现加入PVP制备的TiO_2薄膜的宏观和微观结构都得到了明显的改善,其影响了TiO_2薄膜的孔隙率、比表面积和染料的吸附量,显著改善了染料敏化太阳电池性能,短路电流由5.59 mA/cm~2增到11.31 mA/cm~2,电池效率由2.70;增到5.31;(AM1.5).     

非晶/微晶过渡区内材料性能及电池的研究

本文采用甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,通过调节硅烷浓度,获得了系列硅薄膜材料,并用拉曼散射光谱和X射线衍射光谱对材料的结构特性进行了测试分析,同时还使用原子力显微镜观察比较了薄膜的表面形貌。结果发现:在非晶/微晶过渡区内存在着一个光敏性较大的区域,这个区域内的材料晶化率为零,但是表面存在一些微小的晶粒;与拉曼散射光谱相比,X射线衍射光谱对微小的晶化更加敏感。以这部分材料作为太阳电池的本征层,在SnO2衬底上制备了p-i-n型太阳电池,电池的初始开路电压(Voc)达到了0.891V。     

分子梭协助离子跨膜运输的机理研究

采用增强采样分子动力学模拟研究了一轮烷型分子梭协助K⁺跨膜转运的机制, 该轮烷由两亲性的轴和套在轴上的大冠醚环及连接在大冠醚环上的小冠醚环构成, 轴上有3个带正电的结合位点. 通过计算穿梭过程的自由能变化, 探索了溶剂(氯仿、 乙腈、 水、 氯仿-乙腈)以及中间结合位点对该轮烷穿梭运动的影响, 并分析了中间位点在其携带K⁺穿越细胞膜(采用水-氯仿-水模拟)过程中的重要作用. 结果表明, 改变溶剂不会改变轮烷(不携带K⁺)的运动模式, 但随着溶剂极性的增加穿梭所需克服的自由能能垒显著降低; 在氯仿-乙腈混合溶剂中, 中间结合位点的质子化状态, 不影响轮烷(不携带K⁺)的穿梭能垒; 然而在模拟细胞膜的环境中, 该结合位点的质子化与去质子化相比大幅降低了穿梭的能垒, 促进了K⁺的跨膜转运, 表明中间位点的质子化对于离子转运至关重要, 进一步分析表明轮烷中大环穿梭和小环摆动的协同作用, 也是加速离子跨膜转运的另一关键因素.     

叶酸修饰星型端氨基PEG-PLGA纳米胶束的制备及肿瘤细胞靶向作用

合成了星型多臂端氨基聚乙二醇(PEG)/聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)两亲性嵌段共聚物(4s-PLGA-PEG-NH₂), 并通过核磁共振和凝胶渗滤色谱法对其结构进行表征; 采用溶剂挥发法制备阿霉素载药纳米胶束, 利用EDC缩合法与叶酸偶联, 得到叶酸修饰的星型端氨基PEG-PLGA纳米胶束; 采用动态光散射、 紫外光谱及透射电镜等手段对纳米胶束进行了表征; 对载药纳米胶束在HeLa细胞中的摄取及细胞毒性进行了初步评价. 结果表明, 经叶酸修饰的星型多臂端氨基PEG-PLGA载药纳米胶束可有效提高HeLa细胞的摄取率以及对HeLa细胞的杀伤率, 表明其可作为一类新型的靶向抗肿瘤药物递送载体.     

羧酸桥联的四核镧系簇合物的磁热效应和慢磁弛豫

在水热条件下,通过使用羧酸和螯合配体得到了一个系列的四核镧系簇合物,即[Ln₄(mnba)₁₂(tzp)₂(H₂O)₂](Ln=Gd(1),Tb(2),Er(3);Hmnba=间硝基苯甲酸;tzp=2-(1H-1,2,4-三唑-3-基)吡啶))。这3个化合物是同构的,且具有线性的四核簇结构。磁性研究表明,化合物1和3中簇内镧系离子之间是弱铁磁耦合的,但化合物2中铽离子之间是弱的反铁磁相互作用和(或)铽离子激发的斯塔克能级的去布居。化合物1具有较大的磁热效应(-ΔS_m^max=20.6J·kg^-1·K^-1)。交流磁化率测试表明化合物3展现出频率和温度依赖的虚部信号,这是慢磁弛豫的典型特征,原因是铒离子的强各向异性和铁磁耦合的存在。     

自由能计算揭示苏氨酸对抗冻蛋白与冰晶结合能力的影响

采用分子动力学模拟和自由能计算研究了中等活性黑麦草抗冻蛋白(Lolium perenne antifreeze protein, LpAFP)冰结合位点(Ice-binding site, IBS)上苏氨酸(Thr)含量对其吸附冰晶能力的影响. 构建了一系列LpAFP突变体结构, 使其IBS上苏氨酸含量逐步增加, 其中包括一个对IBS上11个位点的突变, 使每个β片段均具有Thr-x-Thr基序(x是非保守的氨基酸, 主要是疏水氨基酸). 利用重要性采样算法(WTM-eABF)计算了LpAFP及其突变体与冰晶结合过程的自由能变化, 该算法结合了Well-tempering metadynamics的“填谷”和扩展拉格朗日自适应偏置力方法的“削峰”的优点, 显著提高了算法的采样效率. 结果表明, LpAFP突变体的IBS苏氨酸含量越高, 其与冰的结合在能量上越有利. 当突变体具有重复Thr-x-Thr基序时, 其与冰的结合能力最强. 进一步分析表明, 苏氨酸含量越高, IBS结合的液态水分子越多, 与冰晶结合时锚定包合水稳定存在的时间就越长, 抗冻蛋白的IBS与冰面之间的氢键网络也越稳定, 从而提高了抗冻蛋白与冰的结合能力. 增加苏氨酸残基的含量是提高中等活性抗冻蛋白抗冻活性的方法.