钙钛矿太阳能电池中电子传输层研究进展

近年来钙钛矿太阳能电池发展迅速,电子传输层在传输电子和阻挡空穴等方面起着重要作用,是钙钛矿太阳能电池效率提高的保障.文章从电子传输层的工作机理出发,介绍了目前常见的金属氧化物和有机分子材料作为电子传输材料的相关研究进展,综述了针对电子传输层的离子掺杂、界面修饰、纳米结构调整等方面的研究工作,对电子传输层今后的研究趋势进行展望.     

钙钛矿太阳能电池缺陷钝化的研究进展

金属卤化物钙钛矿材料的太阳能电池由于其成本低廉,光电性能优异,在过去的11年中取得了巨大的进展.然而,在钙钛矿太阳能电池中存在着大量的有害缺陷,如钙钛矿结构内部存在间隙、空位和杂质缺陷,以及钙钛矿成膜时由于其在晶界和晶面上存在悬空键导致的大量的晶界、界面缺陷.这些有害缺陷严重影响载流子输运,阻碍了钙钛矿太阳能电池能量转...     

钙钛矿CsPbX_3量子点材料制备进展

全无机钙钛矿CsPbX_3量子点因具备光致发光量子效率高、禁带宽度可调、激发带宽窄等优异的光学特性,在照明、显示领域备受关注。介绍了该体系材料的主要制备方法,如热注入法、过饱和再结晶法、微波辅助法、一步旋涂法、阴离子交换法和化学气相沉积法等,总结了在光学性能调控、有毒元素Pb替换或掺杂方面的研究进展,探讨了面临的问题及未来发展方向。     

钙钛矿太阳能电池电子传输层的研究进展

虽然目前钙钛矿太阳能电池在效率和器件稳定性方面取得了一定突破,但是由于受到电子传输层的影响,其效率仍低于理论值且器件稳定性仍有提高的空间。系统介绍了典型的钙钛矿太阳能电池结构以及无机/有机电子传输材料各自的优缺点,并结合器件效率和稳定性梳理了单层、双层以及三层电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究进展,最后对于合理设计电子传输层材料以兼顾钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性提出了展望,以期为进一步提升钙钛矿太阳能电池性能提供借鉴。     

多色发光CsPbX_3(X=Cl,Br, I)钙钛矿量子点及其LED器件研究进展

CsPbX_3(X=Cl, Br, I)全无机钙钛矿量子点具有高发光量子效率、制备工艺简单、发光光谱可调、较窄的半峰宽、较高的缺陷容忍度等优点,受到了研究人员的广泛关注,已经在太阳能电池、发光二极管、柔性显示和光电探测等领域展示出了广阔的应用前景。目前,CsPbX_3量子点主要通过卤素组分调控,表面改性和掺杂稀土离子、过渡金属离子等手段来实现量子点的多色发光,然后实现多色发光LED器件的制作。总结了近年来多色钙钛矿量子点CsPbX_3(X=Cl, Br, I)的制备、光学性质及其在LED器件中的应用进展。     

高效稳定有机-无机钙钛矿太阳能电池

有机-无机杂化钙钛矿材料具有可调的带隙、较高的消光系数、较低的激子束缚能和双极性电荷传输等优点,适用于制备钙钛矿太阳能电池。2009年以来,这种钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从最初的3.8%增长到22.1%,远高于多晶硅太阳能电池的光电转换效率,具有十分广阔的应用前景。但目前实验室制备的钙钛矿太阳能电池还存在稳定性问题。本文主要阐述了有机-无机钙钛矿太阳能的发展现状,提高光电转换率的途径和原理,并介绍使之稳定的可能性及方法。     

2018年钙钛矿太阳能电池研发热点回眸

 2018年是钙钛矿太阳能电池发展的第10年,国际上该领域取得了一系列重要进展。从器件效率的持续刷新,钙钛矿材料和器件稳定性问题的解决,器件到模块化制备以及柔性和半透明电池的应用等方面简要介绍了代表性研究进展。     

基于旋涂-蒸发两步法的CsPbBr3钙钛矿太阳能电池

介绍了一种应用于CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的旋涂-蒸发两步法工艺,用一步蒸发的方法取代了传统的多步旋涂法,精确地控制了CsBr的厚度,提高了器件的重复性;当CsBr的厚度优化到260 nm时,可以得到纯CsPbBr₃钙钛矿．分析了退火温度对钙钛矿薄膜结晶度的影响,结果表明：在350℃下可以得到高质量的钙钛矿薄膜,最优钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率为7.2%,开路电压为1.27 V,短路电流为7.55 mA/cm²,填充因子为0.752;此外,所制备的CsPbBr₃钙钛矿薄膜在光电探测器应用方面也表现优异,在空气环境下表现出良好的稳定性．     

全无机铯铅卤钙钛矿稳定性的研究进展

全无机铯铅卤钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)纳米晶具有荧光量子产率高、发射光谱范围窄、带隙可调、色域广及制备方法简单等一系列性能优势,因此,这类钙钛矿纳米晶在高色纯度的光电显示器件领域极具应用潜力.然而,该类纳米晶在加热、光照或与极性溶剂接触时极易发生聚集、分解而导致荧光淬灭,大大限制了其在光电器件方面的应用.所以,如何提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的光、热及在极性溶剂环境中的稳定性是目前该研究方向亟待解决的关键问题.基于此,已有许多科研工作者致力于该方面的工作,并获得了一些卓有成效的研究成果.本文将主要从二氧化硅包覆、表面处理、构建核壳结构、与聚合物复合、以及离子掺杂几个方面来对提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶稳定性的研究进行简要的概括和综述.     

钙钛矿太阳能电池中空穴传输材料的研究进展

人口的快速增长导致化石燃料即将消耗殆尽,人们急需寻找新型清洁的可持续能源.太阳能正是这样一种理想的能源,其利用方式之一就是太阳能电池.钙钛矿太阳能电池是一种新型的太阳能电池,其快速提升的光电转换效率引起了人们的广泛关注.其中,空穴传输材料的使用不仅增加了电池的稳定性还提高了光电转换效率,为钙钛矿太阳能电池的发展带来了新的契机.因此,研究空穴传输材料的特点和作用机理并设计合成新型高效的空穴传输材料,对进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率是十分重要的.本文从钙钛矿太阳能电池的发展历程出发,简要介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构和工作原理,然后重点阐明各种空穴传输材料的性能.Spiro-OMeTAD是钙钛矿太阳能电池中最受欢迎而且最经典的空穴传输材料,被广泛地应用于各种钙钛矿太阳能电池中,得到了非常高的光电转换效率.但是,这种材料合成复杂、提纯困难、价格昂贵,这就极大地限制了大规模商业化应用的可能.因此,人们开始致力于寻找Spiro-OMeTAD的替代品.近年来,开发的空穴传输材料包括无机p型半导体、聚合物和有机小分子空穴传输材料,其中有机小分子空穴传输材料具有合成简单、价格低廉、原材料丰富等特点而展示出了强劲的发展态势.本文重点介绍了四类有机小分子空穴传输材料,包括Spiro型空穴传输材料、含三苯胺型空穴传输材料、含噻吩型空穴传输材料和其他小分子空穴传输材料.虽然上述空穴传输材料各具特色,有些空穴传输材料在某些方面还显示出了非常优越的性能,但是还没有一种空穴传输材料能在各个方面与Spiro-OMeTAD媲美.所以,空穴传输材料的研发工作还任重而道远.本文对2012至2017年间关于空穴传输材料的文献进行了系统的介绍,总结并评述了各类空穴传输材料的性能,归纳了各种空穴传输材料的优缺点,并对未来高效稳定的空穴传输材料的发展方向进行了展望.     

化合物半导体Cu2ZnSnS4太阳电池与人工光合作用制氢

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,将成为未来新能源的重要组成部分.目前人们除了利用太阳能光伏发电以外,还有利用仿生光合作用将太阳能转化为化学能、利用半导体光电极分解水制氢等方式.而在半导体材料中,低成本环保型的化合物半导体光伏材料(如Cu₂ZnSnS₄等)具有优良的光伏发电性能,同时也非常适合作为太阳光分解水制氢的材料.文章综述了近年来在Cu₂ZnSnS₄光伏电池及其太阳光分解水制氢领域的研究进展.     

纳米WO3材料的制备及掺杂改性进展

纳米WO3是过渡金属化合物半导体,因其具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、气敏特性而得到广泛地应用和研究.通过不同的掺杂方法、掺杂物和合理的掺杂量可实现材料改性.本文结合近年来国内外相关文献,综述了纳米WO3材料的研究现状和进展,重点概述了纳米WO3基超细粉体和薄膜的常见制备方法(沉淀法、微乳液法、溅射镀膜法和溶胶-凝胶法)并对不同制备方法的优缺点进行比较;介绍了不同掺杂对纳米WO3基材料的改性进展,尤其是掺杂对WO3材料电致变色、气敏特性以及催化性能方面的影响及应用进行了较为详细的综述,WO3适度的掺杂提供了更多的电子(或空穴),提高了电导率,对WO3的性能产生影响;最后对纳米WO3材料的发展前景进行了展望.     

不同形貌LaBO_3型钙钛矿的制备及其催化H_2O_2分解反应性能

采用柠檬酸络合法制备了La BO3(B=Fe,Co,Ni)钙钛矿催化剂,通过X-射线粉末衍射(XRD)、傅立叶-红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征,在室温下测定了其对H2O2的催化分解能力.结果表明:催化分解能力依次为La Ni O3>La Co O3>La Fe O3,说明Ni较Co和Fe能更好地分解H2O2.通过改变La Fe O3催化剂的形貌也能提高催化剂性能,如多孔状La Fe O3较负载在SBA-15上的La Fe O3具有更好的催化分解活性.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-BaTiO3 Complex Perovskite Ferroelectric Ceramics with High Dielectric Constant and Low Firing Temperature

The effects of different firing temperatures on the stability of perovskite phase, grain size, and dielectric properties were investigated by XRD, TEM, SEM and dielectric measurements. The dielectric ceramics of Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃-BaTiO₃ system were obtained by chemical coprecipitation in water. The ceramics have higher dielectric constant (7003-9714), lower firing temperature(950-1150℃), quite uniform microstructure with grain size less than 2.5 mp, and lower temperature coefficients of capacitance. As a result, it was confirmed that the simple and low cost chemical route used namely coprecipitation in water is a desired method for preparing high property dielectric materials applicable to multilayer capacitors.     

Interface Modification of TiO2 Electron Transport Layer with PbCl2 for Perovskiote Solar Cells with Carbon Electrode

Perovskite Solar Cells (PSCs) have attracted considerable attention because of their unique features and high efficiency.However,the stability of perovskite solar cells remains to be improved.In this study,we modified the TiO₂ Electron Transport Layer (ETL) interface with PbCl₂.The efficiency of the perovskite solar cells with carbon electrodes increased from 11.28% to 13.34%,and their stability obviously improved.The addition of PbCl₂ had no effect on the morpho...     

Al3+掺杂LiMn2O4的制备及高温循环性能研究

采用沉淀法合成LiMn_2-xAl_xO₄（x=0.01,0.05,0.10,0.20）,pH的范围为10.5～10.6,搅拌速度为350 r/min,水浴温度为55℃,分两次烧结.首次煅烧温度为680℃,保温时间为18 h;第二次煅烧温度为850℃,保温时间为18 h.利用X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学方法测试最终产物.测试结果表明：Al³⁺的掺入有效地改善了LiMn₂O₄的高温循环性能,使其高温循环容量衰减得到了有效的抑制,尤其当Al³⁺的掺入量为0.05时,有比其他掺杂量更优的性能.     

Ca掺杂的对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其电化学性能研究

为探讨Ca的掺杂对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料结构和电性能的影响,以草酸为沉淀剂,以不同含量Ca对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂进行掺杂改性,并通过X射线衍射（XRD）对产品进行表征,探讨了不同Ca含量样品的电化学性能.结果表明：大量Ca掺杂生成明显CaO杂相,而少量Ca掺杂则能顺利进入材料晶格之中.随着Ca掺入,晶体类型不变,但c轴略收缩,形成更紧密的结构. 充放电显示Ca在低倍率(2.5～4.3 V,0.5 C)时,能一定程度提高材料的循环性能;但在高倍率(2.5～4.3 V,5 C)时,能明显提高容量和循环性能.充放电曲线同时显示未掺杂的材料高倍率下极化严重,放电平台严重降低;而Ca掺杂的材料极化状况则不明显,说明Ca掺杂能抑制极化并提高电化学性能.