An Efficiency Enhanced Graphene/n-Si Schottky Junction for Solar Cells

A novel and facile oxidation-induced self-doping process of graphene-silicon Schottky junction by nitric acid(HNO_3) vapor is reported. The HNO_3 oxidation process makes graphene p-type self-doped, and leads to a higher built-in potential and conductivity to enhance charge transfer and to suppress charge carrier recombination at the graphene-silicon Schottky junction. After the HNO_3 oxidation process, the open-circuit voltage is increased from the initial value of 0.36 V to the maximum value of 0.47 V, the short-circuit current is greatly increased from 0.80μA to 7.71μA, and the ideality factor is optimized from 4.4 to 1.0. The enhancement of the performance of graphene-Si solar cells may be due to oxidation-induced p-type self-doping of graphene-Si junctions.     

功能化多壁碳纳米管填充的凝胶电解质在染料敏化太阳能电池的应用

纯聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)基凝胶电解质常常受制于低离子电导率,阻碍了其在染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)中的应用。 而利用纳米填充可提高凝胶电解质离子电导率及凝胶电解质DSSCs的性能。 本文使用功能化的多壁碳纳米管(f-MWCNT)作为PVDF-HFP凝胶电解质的纳米填充物,通过改变f-MWCNT的质量分数来研究其对电解质的离子电导率和离子扩散的影响,进而研究其对DSSCs的转化效率和长期稳定性的增强作用。 研究发现:质量分数0.5%的f-MWCNT明显提高了PVDF-HFP凝胶电解质的离子电导率和离子扩散系数。 并且,该凝胶电解质基DSSCs的光转换效率可达5.28%,相比于未填充的PVDF-HFP凝胶电解质基DSSCs(4.01%),其效率提高了31.7%。 42 d后,该电池依然可以保持最初转化效率的86.5%。 实验结果证实了f-MWCNT在纳米填充方面的巨大潜能,为采用纳米填充物提高凝胶电解质DSSCs的性能提供参考。     

基于双相不锈钢制备超级电容器电极材料MnO2

用恒电位沉积法在2304双相不锈钢基板上制备了纳米结构MnO₂薄膜. 用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能量色散谱(EDS)表征了MnO₂薄膜的结构、表面形貌和成分. 用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)对MnO₂电化学性能进行测试和分析. 结果表明, 沉积得到了由100-200 nm纳米棒组成的无定形MnO₂薄膜. 随着MnO₂质量的增加, 其绝对电容增加, 而比电容逐渐下降; 随着循环伏安扫描速率的增加, 其比电容也逐渐下降. 当MnO₂的质量为0.09 mg, 扫描速率为20 mV·s^-1时, 比电容达到最大值288.9 F·g^-1. 在100 mV·s^-1的扫描速率下进行500次CV循环, 其比电容维持在一个稳定值, 且随着循环次数的增加, 比电容略有提高.     

功能梯度压电压磁材料粘结的Ⅲ型裂纹问题

利用奇异积分方程方法研究两个半无限大的功能梯度压电压磁材料粘结,在渗透和非 渗透边界条件下的III型裂纹问题. 首先通过积分变换构造出原问题的形式解，然 后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到一组奇异积分方程， 最后利用Gauss-Chebyshev方法进行数值 求解，讨论材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力 强度因子的影响. 从结果中可以看出，压电压磁复合材料中反平面问题的应力奇异性 形式与一般弹性材料中的反平面问题应力奇异形式相同，但材料梯度参数对功能梯度压电压 磁复合材料中的应力强度因子和电位移强度因子有很大的影响.     

Fe2O3上AsH3催化氧化反应机理的理论研究

本文采用密度泛函理论方法研究了Fe₂O₃上AsH₃的催化氧化反应机理.该反应以Fe₂O₃中的两个Fe原子为不同的活性中心进行研究,每个活性中心均设计了3个步骤. AsH₃分子依次与3个O₂分子在催化剂上相互作用分别形成中间体H₃AsO₂、H₃AsO₄及最终产物H₃AsO₆.研究发现,当氧化反应发生在1号铁原子(Fe1)附近,其速度控制步骤活化自由能垒为49.99 kcal/mol;当氧化反应发生在2号铁原子(Fe2)附近,其活化自由能垒为21.20 kcal/mol,与直接氧化(50.14 kcal/mol)相比大大降低.可见AsH₃在Fe₂O₃上的催化氧化反应更易发生在Fe2附近.     

利用正交实验法优化聚合硫酸铁的合成条件

对聚合硫酸铁的制备实验进行改进，考虑过氧化氢用量、浓硫酸用量、加水量以及合成温度是对聚合硫酸铁制备影响较大的4个因素，将这4个因素设计成变量，由学生设计成为四因素三水平的正交实验，通过去浊率的比较得出最佳制备条件，实验改进后提高了学生的探索能力，加深了学生对聚合硫酸铁制备条件的掌握。