低维钙钛矿:兼具高效率和稳定性的新型太阳能电池光吸收层候选材料

使用有机无机杂化钙钛矿材料作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池自进入人们的视野以来,其制备工艺和器件结构不断得到优化,短短几年内效率取得了非常可观的增长。与此同时,这种基于三维钙钛矿材料的电池的缺点也越来越突出,尤其是材料的不稳定性,严重阻碍了其发展。低维钙钛矿材料具有有机胺层与无机层(金属卤化物钙钛矿晶体)之间相互交替的低维(层状)结构,其中被有机胺隔开的独立钙钛矿层中八面体的层数n越小,钙钛矿越接近二维结构。相比传统三维钙钛矿结构,低维钙钛矿材料应用于光伏器件具有两大优势:(1)耐湿性、光热稳定性大大增强;(2)可以通过改变n和插入的有机胺的种类来实现光学及电学性质的可调性。然而,低维钙钛矿具有较大的光学带隙,有机胺的引入降低了载流子迁移率,导致低维钙钛矿电池的效率明显低于三维钙钛矿电池。因此,近三年来除研究钙钛矿层数对材料性质和器件性能的影响外,研究者们主要从选择合适的有机胺和优化薄膜制备工艺方面不断尝试,并取得了丰硕的成果,在充分发挥低维钙钛矿稳定性优势的同时大幅提升了器件效率。目前,低维钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已由2014年的4.37%跃升至13.7%。在较高效率的低维钙钛矿太阳能电池中已取得成功应用的有机胺类包括苯乙胺(PEA)、正丁胺(n-BA)、异丁胺(iso-BA)、聚乙烯亚胺(PEI)等。其中PEA应用得最早;n-BA是运用在目前为止最高效的低维钙钛矿电池中的有机胺;而PEI插层形成的低维钙钛矿拥有相对更小的光学带隙和更高的耐湿性,但载流子的传输会受到更大的限制。低维钙钛矿薄膜的制备起初主要采用简单的一步旋涂法,但此法所得的低维钙钛矿平行于基底生长,器件效率很低。近两年的研究工作将基底预热、浸泡、反溶剂滴加等手段引入到钙钛矿旋涂工艺中,实现了低维钙钛矿优先垂直基底生长,为突破低效率瓶颈提供了可能。此外,以三维钙钛矿为基础,以有机胺为添加剂,制得的二维和三维混合的钙钛矿结构,也可以实现器件效率和稳定性的双提升。本文归纳了低维钙钛矿光伏器件的研究进展,分别对低维钙钛矿的分子结构、插入的有机胺的选择、钙钛矿薄膜的制备方法等进行介绍,分析了低维钙钛矿太阳能电池面临的问题并展望其前景,以期为制备稳定和环境友好的新型钙钛矿太阳能电池提供参考。     

钙钛矿叠层太阳电池结构与性能优化:模型预测和实验研究

随着光电性质优越的有机-无机金属卤化物钙钛矿材料的快速发展,钙钛矿太阳电池受到了众多研究者的关注,以钙钛矿太阳电池作为顶层电池的叠层电池也受到了研究者的重视。经研究发现这种叠层电池的光电转换效率理论值高于35%,并且制作成本低,生产工艺简单,从而有可能孕育出光伏器件发展的新突破。主要介绍钙钛矿叠层太阳电池的结构、工艺制备,及其性能、效率等方面的最新进展。     

杂化钙钛矿材料在太阳电池中的应用与发展

杂化钙钛矿是近年来发展非常迅速的一类新型光电材料。自从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳电池, 经过五年的发展, 有机铅卤化物钙钛矿太阳电池光电转换效率从最初的3.1%跃升到19.3%。本文介绍了有机铅卤化物钙钛矿的结构及其在有机/无机杂化钙钛矿太阳电池中的应用, 并从有机铅卤化物钙钛矿太阳电池的发展历程、器件结构、制备方法等方面做了总结。最后简要讨论了钙钛矿太阳电池的长期稳定性、环境问题, 并就未来发展趋势进行展望。     

无机电荷传输层在有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池中的应用及研究进展

近年来,基于有机-无机杂化钙钛矿材料为光活性层构建的太阳能电池由于具有直接带隙、吸光系数高、激子束缚能低、激子和载流子扩散距离长,以及成本低、制备工艺简单、光电转换率高、易于实现大面积柔性器件等优点,而成为当今新型光伏技术中一颗耀眼的新星。在钙钛矿太阳能电池中,电荷传输层在提高光电转换效率、稳定性及寿命等方面扮演着非常重要的角色,其中无机电荷传输层因具有载流子迁移率高、稳定性好、制备工艺简单等优势越来越受到人们的关注。本文总结了无机电荷传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用,详细介绍了各种无机电子/空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

高效钙钛矿太阳电池及其叠层电池研究进展

钙钛矿太阳电池及其叠层电池发展迅速,成为当前光伏领域的研究热点.有机无机卤化钙钛矿材料具有吸收系数高、带隙可调、制备工艺简单等优点,其单结太阳电池实验室效率从2009年的3.8％迅速提升到25.2％,两端钙钛矿/硅叠层太阳电池效率达到29.15％.钙钛矿太阳电池种类丰富,依据器件结构主要分为介孔型钙钛矿太阳电池和平面型(nip结构和pin结构)钙钛矿太阳电池.大量研究工作通过钝化工程、添加剂工程、能级匹配工程、组分工程等先进技术获得高质量的钙钛矿吸收层和光电性能好、低成本、无污染的电荷传输层,提升电荷提取效率,使得每种器件结构均能实现22％以上的超高效率.但常规钙钛矿材料光、湿、热稳定性差,部分研究通过改善吸收层的成分,研发出准二维钙钛矿太阳电池与全无机钙钛矿太阳电池,更加贴合实际应用.考虑到不同的应用场景,钙钛矿太阳电池又进一步分化出柔性钙钛矿太阳电池与半透明钙钛矿太阳电池,透明导电电极的研发成为该领域的重要突破方向.基于钙钛矿的叠层电池中,高效钙钛矿/硅叠层电池是研究重点,通过优化陷光策略和添加剂工程等方法降低光学损失与电学损失,能够在材料成本增长不大的情况下显著提升电池效率,极具市场竞争力.本文主要阐述了钙钛矿太阳电池及其叠层电池的发展历史、器件种类和结构、功能层材料特性、性能优化策略,并对其面临的挑战以及发展趋势进行了总结与展望.     

钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池研究进展与展望

钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池是以钙钛矿相有机金属卤化物作为吸光材料的薄膜太阳电池,因制备工艺简单、成本低廉、能量回报周期短以及光电转换效率高等优点而备受科学家的青睐。在钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池研究发展的短短5年时间内,其光电转换效率已从最初的3.8%迅速上升到20%以上,超过了非晶硅、染料敏化、有机太阳电池等新一代薄膜电池历经10多年研究的成果。为了进一步提升效率,以期获得实际应用,钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池的工作机制、新材料、温和制备工艺和稳定性是研究者们最为关注的研究方向。解决这些问题,对钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池今后的发展起着指导和借鉴作用。介绍了钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池的结构及其工作原理,对国内外钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池的研究进行了总结和分析,指出了目前钙钛矿相有机金属卤化物太阳电池研究的不足,并对其未来的研究提出了一些建议。     

高效率双结钙钛矿叠层太阳能电池研究进展

以钙钛矿电池为顶电池的叠层太阳电池发展迅速,成为太阳能光伏领域的研究热点之一。随着电池结构和制备工艺的优化,叠层电池的光电转换效率快速提升,单片钙钛矿/晶硅叠层电池的效率已达到31.3%。本综述对近年来以宽带隙钙钛矿电池作为顶子电池、晶体硅电池及其他新型中窄带隙电池(钙钛矿电池、有机电池、铜铟镓硒(CIGS)电池)作为底子电池的叠层电池的研究进展进行了系统梳理,总结了叠层电池的顶电池、中间互联层和底电池的材料、结构及光电性能等方面的关键技术及难点,希望能够为进一步提升叠层电池效率提供一些思路。并对未来低成本高效叠层太阳能电池的光学和电学优化需求做出了分析与展望。     

钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势

有机无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电特性，在光伏、显示和传感领域均获得了广泛关注。近年来，钙钛矿太阳能电池技术发展迅速，在效率提升和面积放大方面不断取得突破，但钙钛矿材料和器件的稳定性问题一直没能得到根本性的解决，严重制约了钙钛矿光伏器件的实用性能及商业化推广进程。钙钛矿太阳能电池的不稳定性来源于器件中钙钛矿层、电荷传输材料和电极材料的失效，失效原因主要包括光照、水分、温度和氧气等环境因素，因此深入理解各因素对钙钛矿太阳能电池稳定性的作用机理至关重要。此外，与晶硅和其他薄膜电池相比，钙钛矿太阳能电池在材料性能、器件结构等方面都有较大差别。目前晶硅电池和其他薄膜电池的稳定性评价方法和测试手段对钙钛矿太阳能电池不能完全适用，为了使不同机构间钙钛矿太阳能电池稳定性的测试结果可以对比，需要统一稳定性测试标准。本文总结了钙钛矿材料及光伏器件稳定性的影响因素，剖析了光照、水分、温度和氧气等环境因素对钙钛矿器件稳定性的作用机理，并对提升钙钛矿太阳能电池稳定性的方法进行了综述。最后分析了钙钛矿太阳能电池稳定性的评价方法和测试手段，并对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了预测，以期为钙钛矿太阳能电池商业...     

基于全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的光电性能研究

钙钛矿太阳能电池具有制作工艺简单和光电转换效率高等优点,成为光伏领域研究的热点。而全无机钙钛矿太阳能材料CsPbBr₃具有较强的稳定性,是具有竞争力的钙钛矿光吸收材料。主要利用SCAPS-1D软件构建了FTO/TiO₂/CsPbBr₃/Cu₂ZnSnS₄(CZTS)/Ag平面异质结结构。研究了全无机钙钛矿材料CsPbBr₃厚度和带隙对钙钛矿太阳能电池的影响。     

有机-无机杂化光伏电池材料的最新研究进展

由于光伏电池制备技术越来越受到广泛关注,用于光伏电池的制备材料成为了研发的重点和热点。基于近两年的技术研发成果,重点选取了最新有机-无机杂化光伏电池材料,包括对苯撑乙烯(PPV)类材料、吡咯并吡咯二酮(DPP)类材料、聚噻吩(PT)类材料、苯并二噻吩(BDT)类材料以及其他有机-无机混合材料,研究其最新的制备方法和工艺,对比分析了各个光伏材料的转化性能,其中CH_3NH_3PbI_3-CsPbI_3类光伏电池转化效率远远高于其他材料。     

广告创意中形象的作用

作为一种视觉文化,广告广泛地传播关于世界、社会的信息,且大部分是通过图像的表征,即图像符号.广告创意中的图像符号通过视觉形象对广告传播起了独特的作用,我们要明确的区别形象的载体与文字、意义的载体,然后去探讨这些对于说服大众去利用广告传播的影响.     

强化环保意识发展"绿色包装"

近些年来,与日俱增的包装垃圾给环境保护带来相当大的压力,成为各国政府颇感头痛的问题.一些发达国家迫于资源危机和防治污染的双重压力,纷纷开发"绿色包装".目前,包装材料资源再生回收利用已在欧美等发达国家形成工业体系.其成功经验和作法值得我们借鉴.美国实施包装废弃物处理收费与重复使用.据美国<包装文摘>介绍佛罗里达州政府正积极推行<废弃物处理预收费法>,简称ADF,把处理包装废弃物的费用让自由选择商品消费者承担.为了鼓励包装容器生产商支持该法律的实施,ADF规定只要达到一定的回收再利用水平即可申请免除包装废弃物的税收,根据美国环保局(DEP)每年各种材料回收率,凡回收达50%以上的容器可免除预收费,以鼓励所有生产者保证他们的产品至少有一半可收利用,目前美国每年的废旧纸盒回收量高达4000万t以上,回收的包装旧纸盒利用化学方法处理后可重复利用.     

商标:企业的形象产品的护卫

商标,一枚方寸图案,人们有很多十分形象的表述:有人说它是为商品鸣锣开道的使者,是把企业产品介绍给顾客的"红娘",是企业产品的"护身符",是开启市场的"金钥匙",是产品走向市场的"通行证",是企业跨入国际市场的"金护照".没有自己的商标,就没有自己的市场.随着市场竞争的日益激烈和改革开放的不断深化,商标在经济活动中的地位和作用日益显著.     

差值法与比值法的误差修正效果比较研究及应用

差值法与比值法对不同测量系统的误差修正效果不一样.本文将两种方法的比较用一个比值来描述,并用推得的公式进行量化表示.在进一步的应用研究中,理论分析与实验数据相互印证,同时得到许多有益的结论,有助于全面掌握测量系统的误差来源,从而灵活选择各种修正方法以获得更加准确的测量结果.     

Method of including the anisotropy of the optical properties of the surface and the nonunidimensionality of the system in determining the effective radiation

Based on the method of successive substitutions, an integral equation is derived in which multiple reflections are explicitly identified. This equation is used provide simple methods of estimating the local effective radiation of two-dimensional and three-dimensional systems of surfaces, with due regard for the anisotropy of their optical properties. A cylindrical cavity confined by the surface of a right circular cylinder with a side pyrometric hole is treated as an example. The results obtained by the suggested method are compared with the data of direct solution of an integral equation for the two-dimensional problem.     

人机结合效率的实验研究

为了研究人机结合效率的高低，通过对操作复杂程度不同的器材进行实验分析：在同一教练员的组织下，不同层次的学习对象的人机结合效率；在不同教练员的组织下，同一层次对象的人机结合效率。通过实验研究表明：学习对象层次或教练员不同，其人机结合效率都存在着明显差异。同时探讨了一些教学方面的对策。     

对“实验室资质认定评审准则“中“改进“要素的理解

本文对《实验室资质认定评审准则》中的"改进"管理要素结合实际管理经验总结的个人粗浅认识与理解.     

Reflections on the fable of the caliph,the ten architects and the philosopher

This paper discusses whar are the proper criteria for decision-making in planning and design. A parable introduces three principles by which to justify decisions: the principle of indifference or chance, the principle of absolute truth and the principle of idoneity, where the idoneus is ‘that which is proper to, and conforms with, the ends and intentions’.     

Study on the interaction between the shape and the temperature field of the melt in the electromagnetic shaping process

Based on analyses for the electromagnetic pressure on the melt and the heat induced in the melt, the ratio of heat to pressure Q₀/P_m is defined, to give the relationship between Q_o/P_m and the thickness a, the electromagnetic parameter (μγ) of the melt and the electric current frequency/under the electromagnetic confinement and shaping process. If Q_o/P_m is large, any adjustment to the melt shape will easily cause a variation of the temperature in the melt. In this situation, there appears to be a more sensitive interaction between the shape and the temperature field and a more narrow adjustment range for the process. Experiments on thin plate samples with a cross-section of 6 mm × 18 mm are done with two kinds of induction coils. The results show that when a coil with a trumpet inside wall is used and the positions of the melt top and the S/L interface are properly selected, the melt periphery is nearly vertical and the temperature gradient ahead of the S/L interface is high. Under these conditions, a more stable and wider coupling between the shape and the temperature field is continuously maintained and samples with a smooth surface and unidirectional crystals are successfully obtained.     

Study on the interaction between the shape and the temperature field of the melt in the electromagnetic shaping process

Based on analyses for the electromagnetic pressure on the melt and the heat induced in the melt, the ratio of heat to pressure Q₀/P_m is defined, to give the relationship between Q₀/P_m and the thickness a, the electromagnetic parameter (μγ) of the melt and the electric current frequency f under the electromagnetic confinement and shaping process. If Q₀/P_m is large, any adjustment to the melt shape will easily cause a variation of the temperature in the melt. In this situation, there appears to be a more sensitive interaction between the shape and the temperature field and a more narrow adjustment range for the process. Experiments on thin plate samples with a cross-section of 6 mm×18 mm are done with two kinds of induction coils. The results show that when a coil with a trumpet inside wall is used and the positions of the melt top and the S/L interface are properly selected, the melt periphery is nearly vertical and the temperature gradient ahead of the S/L interface is high. Under these conditions, a more stable and wider coupling between the shape and the temperature field is continuously maintained and samples with a smooth surface and unidirectional crystals are successfully obtained.