钙钛矿太阳能电池:器件设计和I-V滞回现象

基于染料敏化太阳能电池发展起来的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池经过不到5年的快速发展, 光电转换效率从最初的3.8%提高到了经过认证的17.9%. 但是常用结构的钙钛矿太阳能电池在性能测试过程中的电流-电压(I-V)曲线会随着测试器件扫描方向的不同而明显不同. 该现象被称为I-V滞回现象. 进一步研究发现I-V曲线还与扫描速度、起始测试的偏压值和光照历史明显相关. 本工作结合不同的器件构造, 就可能造成这种I-V滞回现象的不同原因进行了总结和分析, 并对如何获得可靠的光电转换效率的测试方法进行了评述.     

二氧化钛表面改性及其涂布膜光催化性能的研究

采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对二氧化钛进行表面改性,利用粒径和Zeta电位等表征得出最佳改性条件.结果表明,钛酸酯偶联剂对粉体表面改性效果更优.将偶联后的粉体分散在聚乙烯醇中,用涂布的方式将其涂覆在双向拉伸聚丙烯薄膜上,制备了有良好光催化性能的二氧化钛涂布膜.采用微型光泽仪、摩擦系数测定仪、雾度仪等分析了薄膜各项物理性能,当粉体加入量为1;时,涂布膜具有最优的机械性能.通过抗菌和光降解实验分析了涂布膜的光催化性能,当粉体加入量为2;时,薄膜抗菌效果达到最佳的99.2;,并对有机染料降解效果提高近70倍.     

基于Visual Basic 2010开发孔径分布软件在实验教学中的应用

基于Visual Basic 2010开发环境开发了处理扫描电子显微镜图像实验平台.采用微弧氧化法在纯钛表面制备的多孔结构的钛氧化膜层作为实验研究对象.通过重建图像、阈值分析、二值化处理、标尺计算、像素标识及孔面积等计算过程,可提取电镜照片上相应孔的半径和数量,并用Chart控件进行显示.     

多普勒效应教学仿真系统的开发

Visual Basic 2010 Express Edition(VB2010)软件开发环境下利用OpenAI和OpenGL API函数库设计并实现多普勒应用教学仿真系统,经过优化的该系统仅需两个扬声器就能实现3D位置音效及多普勒效应.应用表明,多普勒效应教学仿真系统具有交互性好、实用性强和效果逼真等特点.     

氧原子在α钛晶体中扩散的第一性原理研究

在材料领域杂质原子的迁移是一个基础而永恒的主题.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了氧原子在α钛(α-Ti)晶体中的间隙占位情况,并计算了氧原子稳定占位点间隙能、电子态密度、电荷差分密度及其邻近钛原子的位移情况.采用基于过渡态搜索理论的CI-NEB(climbing image nudged elastic band)方法预测了稳定态氧原子在α-Ti晶体中的扩散路径、扩散势垒及相应的跳转频率,并由此推算出氧原子在不同位点之间跳转的扩散系数.研究结果表明,间隙氧原子在六角密排钛晶体结构中共有七种占位,但仅存在三个可稳定占据的间隙位点:八面体中心位点、六面体中心位点及0.28 nm钛—钛键中心位点.各稳定间隙位点之间的扩散具有不对称性,因此可确定三种稳定间隙氧原子位点间存在七条独立扩散路径.获取计算不同路径扩散系数所需要的微观参数,包括扩散势垒、扩散长度、不同扩散路径上鞍点氧原子的跳转频率,最终预测了不同间隙位点之间氧原子的扩散系数值,其中八面体中心扩散到邻近键位的扩散系数与实验值相符合.通过对间隙氧原子扩散行为的深入了解,希望能对控制钛合金中氧的扩散、提高钛金属中氧的含量及相关研究提供基础理论支持.