铜锌锡硫的合成及其光电应用

铜锌锡硫(CZTS)半导体常作为对电极材料被应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)中,然而效率一直低于4%。本文采用热注入法合成出纳米尺寸的CZTS并制成对电极(CZTS/FTO),用其组装的Cd Se QDSCs和Cd Se Te QDSCs的效率(PCE)分别达到了5.75%和7.64%。电化学阻抗谱、塔菲尔极化等表征证明电池效率的提高与CZTS良好的导电性及催化活性联系密切。     

太阳能电池材料-铜锌锡硫化合物薄膜制备及器件应用研究进展

锌黄锡矿结构的CZTS（铜锌锡硫）材料与目前在薄膜太阳能电池领域表现出色的黄铜矿结构的CIGS（铜铟镓硒）材料具有相似的晶体结构,且CZTS有着很好的光电性能,组成元素在地球上含量丰富,安全无毒,非常适合用来发展高效、廉价的太阳能电池.近期CZTS类太阳能电池的最高效率已达到12.6%,在科研和产业领域引起了广泛关注.在简介了“新星”太阳能电池材料CZTS的性质及薄膜太阳能电池器件的基本结构之后,重点总结了CZTS薄膜的制备方法（真空、非真空法）以及相应器件效率,其中对众多非真空制备法进行了独到的归类总结.最后,对CZTS薄膜的优化方法进行了分析,并对其未来发展方向做了展望.     

葡萄糖氧化酶在水溶性CdTe量子点上的直接电化学研究

利用合成的Cd Te量子点(QDs)作修饰材料,将葡萄糖氧化酶(GOD)固定在水溶性Cd Te量子点表面,制备了葡萄糖氧化酶Cd Te量子点修饰碳糊电极(GOD/Cd Te/CPE),实现了GOD在电极表面的直接电化学。Cd Te QDs能有效地加速葡萄糖氧化酶(GOD)与电极表面的直接电子转移,电子传递效率比无QDs Cd Te存在时提高约8倍;电子转移速率常数(K)为0.14 s-1,传递系数(α)为0.60,GOD在GOD/Cd Te/CPE表面的平均覆盖量(Γ)为7.9×10-8mol/cm2。GOD/Cd Te/CPE电极作为第三代葡萄糖电化学生物传感器,成功应用于葡萄糖浓度的检测,其线性范围为0.050~0.32 mmol/L,检出限为0.020 mmol/L。GOD/Cd Te/CPE的制备方法简单,稳定性强,具有优良的选择性和重现性,且响应速度快。     

Cd基化合物纳米晶-有机聚合物杂化太阳能电池研究进展

有机-无机杂化太阳能电池因其结合了有机材料和无机材料各自的优势而引起了人们的广泛关注和研究. Cd基化合物纳米晶因其具有制备方法简单、尺寸及形貌可控、载流子迁移率高和稳定性好等优点而成为最早被研究的一类无机受体. 本文介绍了有机-无机杂化太阳能电池的结构及原理, 分析了影响有机-无机杂化太阳能电池效率的三个主要因素, 分别是开路电压(V_oc)、短路电流(J_sc)和填充因子(FF). 从改善Cd基化合物纳米晶的合成方法, 增加Cd基化合物纳米晶和有机聚合物间的界面接触, 以及优化Cd基化合物纳米晶和有机聚合物所用溶剂和所占比例等方面阐述了近年来Cd基化合物纳米晶-有机聚合物杂化太阳能电池的研究进展. 并展望了Cd基化合物纳米晶-有机聚合物杂化太阳能电池的发展方向.     

环境友好型无铅卤化物钙钛矿太阳能电池研究进展

ABX_3(A为甲胺、甲脒等有机离子或铯离子,B为铅或锡等金属离子,X为溴、碘等卤化物离子)卤化物钙钛矿材料具有优异的光电特性,是当前太阳能电池研究的前沿和热点之一。然而,这类太阳能电池普遍面临含毒性元素铅和稳定性差等问题,极大地阻碍了钙钛矿太阳能电池商业化应用进程。因此,发展新型高效无铅钙钛矿太阳能电池势在必行。本文评述了环境友好型无铅卤化物钙钛矿太阳能电池的最新研究动态和进展,探讨了该类太阳能电池的制备、性能及其稳定性等问题,展望了其未来发展趋势。     

电解分离-电感耦合等离子体质谱法测定高纯铜中的杂质元素

建立了电解分离-电感耦合等离子体质谱法测定纯铜中17种杂质元素(Be,Mg,Al,P,Ti,Cr,Mn,Co,Ni,As,se,Zr,Cd,Sn,Sb,Te和Pb)的方法.通过控制电流分离基体铜,大于99%的铜沉积至阴极,各杂质元素的回收率大于90%.研究了电解后电解液的酸效应、残余铜的影响和基体效应.结果表明,选用合...     

水相合成荧光纳米晶与碱性蛋白酶的偶联及纯化

利用水相中合成的巯基丙酸包覆的Cd Te荧光纳米晶与碱性蛋白酶(Alcalase)进行偶联标记.荧光光谱分析表明,Cd Te纳米晶体具有较窄的粒度分布和较高的光稳定性,室温下30 d时荧光强度降低8.36%.透射电子显微镜结果显示,Cd Te纳米晶的直径约为3 nm;X射线衍射结果表明,Ce Te纳米晶具有闪锌矿结构.利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(NHSS)偶联方法将Cd Te纳米晶与Alcalase进行偶联,通过超滤离心、凝胶柱层析及凝胶电泳技术对偶联后的Cd Te-Alcalase进行分离和纯化.荧光光谱显示偶联产物具有很好的光稳定性和较高的酶活力(61.06 U/μg).在荧光显微镜下可观察到标记蛋白的荧光,为研究酶反应的示踪及酶的构效关系等提供了实验基础.     

基于非富勒烯受体的溶液加工型全小分子太阳能电池研究进展

有机太阳能电池(OPV),具有质量轻、可成本低制备等优势,是一种具有实际应用潜力的光伏技术。有机太阳能电池活性层可以由共轭聚合物或溶液可加工的小分子材料(给体与受体)共混组成。由于小分子材料具有明确的分子结构,纯度可控及无批次差别影响的特点;并结合近年来非富勒烯小分子受体的快速发展,使得非富勒烯全小分子(NF-SM-OPV)电池研究受到广泛关注。由于大部分A-D-A型非富勒烯受体分子具有各向异性的特点,这使激子解离和电荷传输,很大程度上受分子间堆积方式的影响,导致非富勒烯全小分子电池活性层形貌调控更加复杂。虽然非富勒烯小分子太阳能电池具有非富勒烯受体材料和小分子材料的双重优势,但高效率非富勒烯小分子太阳能电池的制备,仍具有很大挑战。因此,本文总结近年来高性能非富勒烯小分子太阳能电池的相关进展。着重介绍针对非富勒烯受体的给体小分子材料设计工作,并在此基础上近一步讨论非富勒烯小分子太阳能电池面临的挑战与展望。     

A-D-A型小分子电子给体中的端基优化和高效率光伏器件

<正>相较于传统的无机太阳能电池,有机太阳能电池(OSCs)具备成本低、重量轻、可通过溶液加工方式制备柔性器件等诸多优点,已经成为具有重要应用前景的太阳能利用方式之一~(1,2)。自1995年俞刚等发明了具有本体异质结结构(BHJ)的OSC以来~3,采用共轭聚合物电子给体和小分子电子受体材料构建BHJ光伏活性层的电池能量转换效率     

卤化钙钛矿太阳能电池材料理论研究进展

卤化钙钛矿由于具有低成本、高效率等特点,最近作为非常有前景的太阳能电池吸收层材料被广泛研究。卤化钙钛矿型太阳能电池效率在短短的几年间由3.8%(2009年)迅速增加到22.1%(2016年)。卤化钙钛矿型太阳能电池的出现彻底改变了太阳能电池领域,不仅因为它们快速增长的效率,而且因为它们在材料生长和结构方面的可控性。卤化钙钛矿型太阳能电池的优越性能说明卤化钙钛矿材料具有独特的物理性质。在本综述中,我们总结了卤化钙钛矿材料最近几年在结构、电学、光学方面的理论研究成果,这些都与它们在太阳能电池方面的应用密切相关。我们也将探讨一些卤化钙钛矿型太阳能电池目前遇到的挑战以及可能的理论解决途径。     

引入液晶小分子实现高效厚膜三元有机太阳能电池

<正>有机聚合物太阳能电池因其具有全固态、光伏材料性质可调范围宽、可实现半透明、可制成柔性器件以及可采用卷对卷印刷工艺大面积、低成本制备等突出优点而引起了广泛关注并得到了快速发展~(1,2)。其中三元有机太阳电池作为一种有效提高电池器件效率的办法也成为有机聚合物太阳能电池研究中的一个热点~3。一般情况下,在三元有机太阳能电池中第三     

铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池一价金属替位的研究进展

铜锌锡硫硒(CZTSSe)电池具有组成元素丰度高且环境友好、光吸收系数高、带隙可调、高稳定性等优点,是一类非常有发展前景的新型薄膜太阳能电池.目前,CZTSSe电池最高认证效率为12.6％,与商品化铜铟镓硒(CIGS)电池相比仍然有较大差距,特别是开路电压(VOC)和填充因子(FF)偏低.开压损耗是制约CZTSSe器件...     

锂离子电池负极材料铜锌锡硫纳米颗粒的制备及其电化学性能

以金属氯化物为金属源,硫脲为硫源,聚乙二醇和乙二醇为混合溶剂,采用溶剂热法一步合成了球形的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌;利用电池测试系统对以铜锌锡硫纳米颗粒为锂离子电池负极材料组装的锂离子电池的电化学性能进行了测试.结果表明:所得到的产物为具有锌黄锡矿结构的纯相铜锌锡硫,颗粒直径在300～500nm.铜锌锡硫纳米颗粒作为锂离子电池的负极材料具有较好的稳定性,有望在锂离子电池研究和应用中得到推广.     

喷墨打印技术制备聚合物太阳能电池的研究进展

聚合物太阳能电池具有成本低、质量轻、容易制备大尺寸器件等优势,是太阳能电池研究中最为活跃的领域之一。喷墨打印技术作为新的成膜技术,具有材料利用率高、快速、可柔性加工等优点,已被用于聚合物太阳能电池的制备,发展潜力巨大。综述了聚合物太阳能电池、喷墨打印技术和喷墨打印技术制备聚合物太阳能电池的研究进展,同时对聚合物太阳能电...     

全固态介观太阳能电池:从染料敏化到钙钛矿

介观太阳能电池(Mesoscopic Solar Cells)作为新一代太阳能电池的突出代表, 具有原材料来源丰富, 制备工艺简单, 光电转换效率高等优点, 从而具有广阔的应用前景. 本工作简要评述了全固态介观太阳能电池从染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells)发展到钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells)过程中新材料、新技术和新概念的研究进展. 1998年, Grätzel课题组首次将固态有机空穴传输材料spiro-OMeTAD应用到染料敏化太阳能电池中, 制备出全固态染料敏化太阳能电池, 虽然仅获得了0.74%的光电转换效率, 但是却使得全固态染料敏化太阳能电池迅速发展成为介观太阳能电池的重要研究方向. 2012年, Park与Grätzel课题组合作, 使用钙钛矿型吸光材料(CH₃NH₃)PbI₃作为敏化剂, spiro-OMeTAD作为空穴收集层, 制备出光电转换效率达到9.7%的全固态介观太阳能电池, 又被称为钙钛矿太阳能电池. 自此, 基于钙钛矿材料的介观太阳能电池迅速成为太阳能电池领域的研究热点. 目前, 钙钛矿太阳能电池的最高公证效率已经达到20.1%. 钙钛矿太阳能电池作为介观太阳能电池商业化道路上里程碑式的突破, 在材料开发、界面优化以及器件稳定性方面的研究仍充满挑战, 也期待新的突破.     

低成本富勒烯衍生物电子传输层在钙钛矿太阳能电池的应用（英文）

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)近几年吸引了众多的关注。目前,在反式平板异质结钙钛矿太阳能电池中,最普遍使用的电子传输层材料是富勒烯衍生物PCBM,但是由于其价格昂贵,将会影响钙钛矿太阳能电池的最终产业化。本文开发出一种新的低成本富勒烯衍生物N-甲基-2-戊基[60]富勒烯吡咯烷(NMPFP)来取代PCBM,用于反式钙钛矿太阳能电池的电子传输层。和PCBM电子传输层相比,NMPFP具有更快的电子传输速率。用NMPFP制作的钙钛矿太阳能电池几乎没有迟滞现象,取得了13.83%的光电转换效率,和PCBM电池性能相当。而且,由于NMPFP更强的疏水性,其电池的稳定性优于PCBM电池。本研究表明NMPFP是一种非常有前景的电子传输材料,用于反式平板钙钛矿太阳能电池,可以有效的取代PCBM。     

太阳能电池通过掺杂测试

近期,《自然-通讯》期刊报道了一种控制掺杂(Doping)的方法,能提高薄膜太阳能电池的效率。新技术有助于制造低成本太阳能电池。制造薄膜太阳能电池比制造传统硅太阳能电池要便宜,但薄膜太阳能电池一般效率很低。掺杂是指在材料中掺入少量金属元素,这种方法有助提高薄膜太阳能电池效率,但制造过程有机会破坏材料的电子特性。瑞士联邦材料科学与技术实验室Lukas Kranz教授与其研究团队现在克服了这个障碍,成功在碲化镉(CdTe)太阳能电池中掺入铜。他们利用气相沉积法和温热处理法仔细地控制掺杂在CdTe     

萘并双噻二唑及其衍生稠环受体在D-A型聚合物太阳能电池给体材料中的应用

聚合物太阳能电池因其质量轻、柔性、可溶液制备成大面积器件等优点受到学术界和产业界的广泛关注。目前,聚合物太阳能电池仍然处于实验室研究阶段,研究重点依然集中在器件效率以及使用寿命的进一步提高上。开发新颖高效的聚合物太阳能电池材料是持续提高电池器件效率的原动力。给体(D)-受体(A)型共轭聚合物材料具有宽的光谱吸收、可调节的能级水平、强的分子内电荷转移过程等特征,成为聚合物太阳能电池材料设计的重要策略之一。众多的给体和受体结构单元已被筛选用来构建高性能的D-A型共轭聚合物光伏材料。其中,萘并双噻二唑及其衍生稠环受体结构单元因其具有刚性的共轭平面、强的吸电子能力等特点,被广泛用于设计高性能的聚合物太阳能电池给体材料。基于此,本文综述了萘并双噻二唑及其衍生稠环受体构筑单元在发展D-A型聚合物给体材料方面的应用,并对该类材料的发展方向和前景提出了展望。     

宽光谱太阳能电池

太阳能电池的光谱响应特性和光电转换效率与光伏材料的微观能带结构及其宏观组装方式密切相关。无论使用哪种光伏材料,普通单结或单层太阳能电池都只能对部分波段的太阳光进行有效利用。宽光谱研究的目标是要使太阳能电池更好地利用太阳光谱所覆盖的全部波段范围的能量,从而提高太阳能电池光电转换效率。本文从化学角度综述了实现宽光谱太阳能电池的基本方法和当前的研究进展,其中包括叠层太阳能电池、中间带太阳能电池、量子点太阳能电池、热光伏太阳能电池、上转换和下转换、分子基柔性太阳能电池等方法。     

铜锌锡硫的合成及其光电应用

铜锌锡硫(CZTS)半导体常作为对电极材料被应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)中,然而效率一直低于4%。本文采用热注入法合成出纳米尺寸的CZTS并制成对电极(CZTS/FTO),用其组装的CdSe QDSCs和CdSeTe QDSCs的效率(PCE)分别达到了5.75%和7.64%。电化学阻抗谱、塔菲尔极化等表征证明电池效率的提高与CZTS良好的导电性及催化活性联系密切。