NaCl修饰SnO_2/钙钛矿界面的高效钙钛矿太阳能电池

钛矿太阳能电池(PSC)通常由电子传输层(ETL)、钙钛矿光吸收层和空穴传输层组成,而电子传输层/钙钛矿层和钙钛矿层/空穴传输层的界面对钙钛矿薄膜的性质及太阳能电池的性能有较大影响。通过简单的旋涂法,在SnO_2电子传输层上旋涂一层NaCl层,来修饰SnO_2电子传输层与MAPbI_3钙钛矿光吸收层之间的界面。结果表明:NaCl修饰层不仅能提供部分Na~+和Cl~-溶解在钙钛矿前驱体中,辅助钙钛矿结晶,增大钙钛矿晶粒尺寸,而且NaCl能同时与MAPbI_3钙钛矿层和SnO_2电子传输层作用形成Pb—Cl和Sn—Cl键,使界面的化学结合增强,降低界面缺陷态,增强载流子的寿命和传输效率。此外,NaCl修饰层显著降低了电子传输层的功函数,使制得的器件开路电压高达1.141V,太阳能电池最终获得了高达19.49%的光电转换效率。     

ZrO2 与TiO2 介孔薄膜对碳基介孔型钙钛矿太阳能电池的 性能影响

通过旋涂ZrO_2与TiO_2混合浆料,制备钙钛矿太阳能电池介孔层。以孔径较大的ZrO_2/TiO_2混合介孔薄膜(MIX)为基底制备了晶粒较大的甲胺铅碘(MAPbI3)钙钛矿光吸收层。以致密TiO_2薄膜为电子传输层,石墨/碳黑为对电极,制备了钙钛矿太阳能电池。比较了ZrO_2单层介孔、Ti O2单层薄膜、TiO_2+ZrO_2双层介孔与ZrO_2/TiO_2单层混合介孔的钙钛矿太阳能电池的性能。结果表明,用MIX制备的钙钛矿太阳能电池表现出最高的光电转换效率(PCE)和良好的长期稳定性。     

锡酸钡/钙钛矿的界面修饰对钙钛矿太阳能电池性能的影响

三元金属氧化物锡酸钡(BaSnO₃)是一种高性能的电子传输层,改善电子传输层与钙钛矿吸收层之间的界面是提高电池性能的有效方法。通过旋涂法,制备镧掺杂的锡酸钡(LBSO)电子传输层,并在上层旋涂一层[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(Phenyl C₆₁ butyric acid methyl ester, PCBM),修饰电子传输层与钙钛矿吸收层间的界面,分析PCBM层对太阳能电池器件性能的影响。结果表明：PCBM修饰界面能够改善电子传输层的表面形貌,使钙钛矿的晶粒尺寸增大,缺陷态密度减少,抑制界面的非辐射复合;PCBM的修饰能够使电子传输层与钙钛矿层的能级更加匹配,从而提高了载流子的传输效率,使器件开路电压明显提高;PCBM修饰后的器件开路电压从1.07 V提高到1.10 V,获得了17.81%的光电转换效率,且经过16 d后,电池仍能保持初始效率的89.28%。     

氨甲环酸对于CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池性能优化

研究不同摩尔分数氨甲环酸的CsPbI₂Br钙钛矿前驱液旋涂退火制得的钙钛矿吸光层薄膜对钙钛矿电池器件性能影响。在实验中检测出当前驱液中氨甲环酸摩尔分数达到0.5%时,钙钛矿吸光层薄膜的微观形貌,薄膜结晶性及光生载流子迁移率均得到明显改善,CsPbI₂Br基钙钛矿电池器件光电转化效率为12.14%达到最佳。因此,CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池中加入适量的氨甲环酸是一种优化吸光层薄膜,提高钙钛矿太阳能电池性能的可靠途经。     

高效复合纳米薄膜材料在水处理中的应用

采用溶胶-凝胶溶液浸涂法制备Ti O2纳米材料,将其负载于全透光类玻璃球体,并用其对城市生活污水原水和生物二级处理水进行处理.利用紫外灯作为光源,探究不同涂裹次数及不同反应容器光学性质对废水处理效率的影响,并观察Ti O2薄膜的重复使用效率.研究结果显示,Ti O2薄膜对原水中的氨氮和化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率可分别达到23.13%和68.68%;对生物二级处理水的氨氮和COD去除率可分别达到43.95%和78.95%;涂裹次数增至5次,去除率可比涂裹1次时提高4~5倍;以内壁反光材料为反应容器时处理效果无显著性差异(P0.05);Ti O2薄膜重复使用4次时,对氨氮仍有29.9%的去除率,且仍可使COD降低35.09%左右.研究表明,Ti O2薄膜是一种具有良好光催化性能且可回收利用的纳米材料.     

以十八胺为成孔剂制备TiO2薄膜的性能

以十八胺作为成孔剂,采用溶胶-凝胶法制备了多孔TiO2薄膜,研究了薄膜的性能和光催化降解甲基橙的活性。所制备的材料为锐钛矿TiO2薄膜,其晶粒尺寸随ODA添加量的增加而变大。随ODA添加量的增加,薄膜表面出现多孔结构,薄膜的透射率下降,且吸收边界向长波方向偏移。ODA添加量为2.0g时,薄膜具有最佳光催化活性。当光催化反应时间为240 min时,薄膜对甲基橙的降解率达到96.2%。经过多次重复使用,薄膜仍有较高的光催化活性。     

聚乙二醇添加量对TiO2薄膜光催化性能的影响

采用溶胶－凝胶法,以钛酸丁酯为前驱体,以不同添加量的聚乙二醇（PEG,分子量2000）为添加剂,在普通载玻片上制备结构可控的多孔TiO2纳米薄膜,结果表明：通过调节PEG添加量,可以有效地调控薄膜的结构（如孔径和孔分布）,增大比表面积,进而可提高光催化活性。     

纳米介孔二氧化锡的合成及其光电性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米介孔二氧化锡,并利用扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射等分析手段对纳米介孔二氧化锡进行了表征。对氧化铟锡(ITO)/SnO_2电极进行了光电信号的检测,研究了草酸钾、三乙醇胺两种电子供体和CdS量子点对ITO/SnO_2电极的光电行为的影响。结果表明:电子给体三乙醇胺与CdS量子点对介孔SnO_2薄膜具有明显的光电增强作用。     

水热法合成染料敏化太阳能电池薄膜电极及其性能

目的研究不同水热反应条件对薄膜太阳能电池性能的影响,使其光电转换效率达到较高水平.方法采用通常的水热合成方法制备纳米Ti O2和掺Zn2+纳米Ti O2,用其组装染料敏化太阳能电池,利用紫外可见光谱测试分析不同薄膜样品对染料的吸附量和吸光特性,利用标准太阳光模拟器和数字源表测定电池的光电转换效率,利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌.结果用180℃水热反应12 h合成的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达到4.00%.用200℃水热反应12 h并且掺杂Zn2+的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达3.65%.纳米Ti O2薄膜对染料的吸附量最高可达2.51×10-7mol/cm2.结论扫描电镜观察揭示出样品的孔结构丰富,有较小的粒径,说明水热合成法制备的纳米Ti O2薄膜电极具有较大的比表面积.当230℃水热反应12 h时,Ti O2薄膜对染料的吸附量最大.当180℃水热反应12 h时,染料敏化太阳能电池的光电转换效率最大.Zn2+的掺杂并未改善薄膜电极的光电特性.     

水热制备TiO_2薄膜及其性能检测

采用溶胶-凝胶旋转法制备TiO2多孔薄膜,用X-射线分析仪、扫描电镜、原子力显微镜,紫外-可见分光光度计,检测薄膜析晶分析、表面形貌、吸光度、电池的电性能。结果表明:P25粉体添加量为30%,100℃水热烧结12 h,可以形成结晶良好,吸光度较好的TiO2多孔薄膜。     

水热制备TiO2薄膜及其性能检测

采用溶胶-凝胶旋转法制备TiO2多孔薄膜，用X-射线分析仪、扫描电镜、原子力显微镜．紫外-可见分光光度计，检测薄膜析晶分析、表面形貌、吸光度、电池的电性能。结果表明：P25粉体添加量为30％，100℃水热烧结12h．可以形成结晶良好．吸光度较好的TiO2多孔薄膜。     

溶胶—凝胶法制备掺铝氧化锌薄膜及微观形貌研究

利用溶胶—凝胶旋涂技术在玻璃衬底上制备了不同铝掺杂量ZnO薄膜,再利用氮气气氛在500℃条件下对样品进行热处理。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描探针显微镜(SPM)和紫外一可见光谱仪对薄膜结构形貌及光学性能进行分析表征。结果表明,所制薄膜具有六方纤锌矿结构,且随着掺杂量的变化,薄膜择优取向发生转变;薄膜可见光透过率与掺杂量呈负相关关系,掺杂量越高,可见光透过率越低;SPM结果显示在2.at%铝掺杂量下的样品表面出现柱状结构形貌,且晶粒粒度最小,表面粗糙度最低,表明薄膜表面形貌形成过程与铝掺杂量密切相关。     

反型有机太阳能电池中聚乙烯亚胺/氧化锌电子缓冲层的制备及性能

通过简易的溶液旋涂法制备了聚乙烯亚胺(PEI)/氧化锌(ZnO)薄膜并应用到反型有机太阳能电池中。实验证明,基于PEI/ZnO电子缓冲层的有机太阳能电池的光电转换效率远高于单一PEI或ZnO作为电子缓冲层的器件效率。其原因是PEI/ZnO的构建,一方面使界面能级匹配性提高,有利于电子的定向传输,减小了电子从ZnO到ITO的传输电阻;另一方面减小了界面对光的反射,从而起到对可见光的增透作用。研究进一步明确了界面理论对有机太阳能电池的重要性,为开发更高效率的电子缓冲层材料提供了深入的理论和实验基础。     

Sol-gel法制备ZAO薄膜及其红外发射率的研究

采用溶胶-凝胶工艺在石英玻璃基底上制备了ZAO(掺铝氧化锌)薄膜,系统研究了各工艺参数,如溶胶浓度、Al掺杂量及热处理温度对其结构和性能的影响.XRD分析结果表明,ZAO薄膜具有ZnO晶体结构并具有沿(002)晶面择优生长的特性.SEM结果显示,所制薄膜的晶粒尺寸约为50 nm,浸涂1次溶胶所得薄膜的厚度约为2.6μm.溶胶浓度为0.3 mol.L-1,掺杂Al为3 at.%的薄膜试样在700℃热处理后,8~14μm波段的平均红外发射率降至0.568.     

Mn~(2+)掺杂对纳米TiO_2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备Mn2+掺杂的TiO2薄膜光催化剂,进行甲醛的光催化实验,考察Mn2+掺杂量、薄膜焙烧温度、溶胶体系pH值及薄膜厚度对光催化性能的影响.结果表明,Mn2+掺杂量为1.0%,焙烧温度500℃1 h,加硝酸溶胶体系pH=4,镀膜5层时,Mn2+掺杂TiO2薄膜光催化活性最高.150 min后甲醛降解率达79%,是单纯TiO2薄膜的1.4倍.     

掺杂PEO的WO3电致变色薄膜的研究

通过溶胶-凝胶方法,采用正交设计试验研究制备出了掺杂PEO的WO3电致变色薄膜,并利用电化学循环伏安装置、分光光度计、X-Ray衍射进行了相关的性能测试,指出掺杂一定量的PEO可使氧化钨薄膜离子、电子传导率加快,薄膜响应速度加快,同时也使薄膜的变色性能提高.     

PEG-300对SiO_2薄膜的修饰

应用溶胶凝胶法和浸渍提拉技术,以正硅酸乙酯为主要原料在玻璃载片上进行涂膜.在制备过程中引入聚乙二醇300（PEG-300）,研究对SiO2薄膜性能的影响.采用TG-DTG和FT-IR、BET等测试技术对膜性能、结构、孔径分布进行表征.结果表明,PEG-300对SiO2溶胶有降黏作用,其临界胶束（CMC）的体积分数约为6.16%;PEG-300对溶胶的稳定作用与其用量有关,最佳添加量为15%（质量分数）;PEG-300可以缩小薄膜的孔径和提高薄膜的比表面积与热稳定性.添加PEG-300后制备的二氧化硅薄膜的比表面积可达334.89m2/g,孔容为0.28cm3/g,平均孔半径为2.36nm,最可几孔半径为1.04nm.     

TiO_2薄膜的亲水性及光催化自清洁效果

以溶胶-凝胶法为基础,在普通玻璃表面制备了具有纳米尺寸气孔、纳米及微米尺寸复合气孔结构的TiO2薄膜或TiO2/SiO2复合薄膜,并考察了它们的亲水性能及表面经空气中灰尘污染后,其超亲水性能在紫外光照射下的恢复能力。所有纯TiO2薄膜于制备后测试的表面水接触角均达到0°。SiO2的掺杂量较小（10%）时,SiO2的掺入增大了薄膜的水接触角,但随着SiO2掺杂量的增大,接触角减小,可达到超亲水效果。表面污染的薄膜经紫外光照射后,其超亲水性的光致恢复能力基本不受前驱体溶胶的陈化时间、SiO2掺杂浓度、表面形态的影响,但与薄膜的光催化活性有关。4层以上的薄膜或带有SiO2中间隔离层的薄膜由于可以抑制玻璃基底中Na＋扩散至薄膜表面,光催化降解灰尘污染物的能力较高,紫外光照射后均能恢复其超亲水性能。     

染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2致密膜的制备

用溶胶-凝胶法在染料敏化太阳能电池的FTO导电玻璃与多孔薄膜之间制备了一层TiO2致密膜,采用AFM、XRD、UV-Vis以及接触角测定仪等对其进行表征。结果表明,制备的薄膜结构致密、透明,晶粒细小均匀;水接触角从FTO表面的54.425°下降到致密膜表面的33.763°,有利印刷浆料润湿结合;对比实验证实了TiO2致密膜的引入,隔离了液体电解质与FTO导电玻璃的直接接触,减小电池的暗电流,电池的电流密度及光电转化效率分别提高了17.7%和22.4%。     

纳米TiO2光催化薄膜的自然时效

利用Ti与H2O2直接氧化法、TiF4水解法及溶胶-凝胶法分别制备了不同纳米结构的TiO2光催化薄膜,研究了这些薄膜光催化降解Rhodamine B（RB）染料的效率．结果发现,不同纳米结构薄膜光催化降解RB的效率与薄膜在室温条件下陈放时间存在着一定的关系,即随着陈放时间的延长,薄膜的光催化性能有不同程度的提高,最后达到一个相对稳定的值,这种现象被称为“自然时效”,它的存在与否和薄膜的表面形貌、晶体结构及制备技术等无关．通过平行实验结果分析,认为“自然时效”现象的产生主要是由于薄膜表面羟基的形成引起的．