高效喷雾可令任何物体的表面变成太阳能电池

正据报道,即使经过数十年的研究,太阳能电池板行业依然面临两个基础问题的困扰,即生产成本高昂,且使用效率也不高。但现在科学家将希望寄托于名为钙钛矿的材料,利用其制作的高效喷雾可令任何物体的表面变成廉价的太阳能电池。钙钛矿是一种类似水晶结构、有吸光特性的有机金属,其主要成分为钛酯钙,这种成分在世界各     

基于印刷技术制备钙钛矿太阳电池

近年来,钙钛矿太阳电池(Perovskite solar cells,PSCs)以其优异的光电转换性能和溶液制备成本低等优势受到了科研工作者和产业界人士的广泛关注,被认为是新一代薄膜太阳电池技术中的杰出代表.目前,钙钛矿太阳电池的光电转换效率(Power conversion efficiency,PCE)已经从2009年报道的3.8%迅速提升到现在的22.7%,达到商业化多晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等太阳电池水平.目前,溶液旋涂法是实验室制备钙钛矿太阳电池的常用方法.虽然旋涂法操作简单、成膜速度快、重复性好,然而该法缺点也很明显:(1)材料浪费严重;(2)不具备图案化功能;(3)不适用于工业化的连续生产.因此,溶液旋涂技术无法满足钙钛矿太阳电池今后大规模工业化生产所需的大面积、低成本等制造要求.从实验室小面积器件制备转变到可大面积的产业化制备以及降低钙钛矿太阳电池的生产成本,将是钙钛矿太阳电池产业化过程中的一个重要课题.在钙钛矿太阳电池的制备方法中,印刷技术因具有材料利用率高、成本低、工艺效率高、可大面积制备、适用于柔性基底等特点而备受关注.基于印刷工艺制备的小面积钙钛矿太阳电池效率已接近20%,大面积(>10 cm2)钙钛矿太阳电池效率在10%~16%之间,大面积柔性钙钛矿太阳电池效率为10%左右.然而,从实验室小器件转变到大规模工业化生产依旧存在许多问题亟待解决.例如:(1)为了加快钙钛矿材料的结晶,在钙钛矿薄膜退火过程中通常采用溶剂工程或惰性气体辅助的方式,这将导致印刷的大面积钙钛矿薄膜质量难以控制以及重复性降低;(2)退火过程中较高的退火温度会限制柔性基底和界面材料的选择;(3)钙钛矿材料本身对空气湿度敏感,需提高钙钛矿层制备过程的环境适应性,降低制备工艺本身对环境条件的限制等.基于此,完善钙钛矿太阳电池的印刷制备工艺并使其适用于工业化生产显得十分重要.本文综述了基于喷墨打印(Inkj et-printing)、喷涂(Spray-coating)、狭缝涂布(Slot-die coating)、刮涂(Doctor-blading)等印刷技术制备钙钛矿太阳电池的研究进展,并对印刷技术制备钙钛矿太阳电池的前景进行了展望.     

从榍石精矿中除去钙钛矿

本文介绍了从磷灰石公司生产榍石精矿获得钙钛矿含量不超过0.9%的榍石精矿的分选流程.流程包括有榍石精矿的磁选和非磁性产品筛分成0.25(0.3)～0.1、0.1～0.06和0.06mm粒级.0.25～0.1和0.1～0.06mm粒级分别经鼓式电晕电选机分选,0.1～0.06mm粒级粗选的4个中矿进行精选.-0.06mm粒级与0.25～0.1和0.1～0.06mm粒级电选导电产品合并.     

PVA对沉淀法制备PZT钙钛矿粉体相形成和自由聚集的影响（英文）

用添加PVA合成的凝胶前躯体制备出了尺寸分布窄并近似自由聚集的PZT钙钛矿粉体。分别用热失重和差热分析(TG/DTA),X射线衍射(XRD)及场发射扫描电镜(FESEM)研究其热行为,表征其相成分,观察其形貌。为了研究PVA对产物的影响,进行了改变PVA单体和金属离子摩尔比的一系列实验,结果表明,PVA的氧化作用和密封作用促进了PZT粉体的相形成并增加了粉体的团聚。     

铁酸镧B位掺Mn/Co/Cr试样的红外辐射性能与机理

采用高温固相烧结法制备了粉体材料LaFeO₃、LaFe_0.75Co_0.25O₃、LaFe_0.75Cr_0.25O₃和LaFe_0.75Mn_0.25O₃，通过XRD、FTIR、SEM、XPS等检测手段对材料进行表征，同时运用CASTEP模块模拟计算了材料的电子能带结构和光学性质。实验结果表明：掺入Mn/Cr/Co离子后晶格发生畸变,晶格对称性降低。Mn/Cr/Co掺杂后的粉体材料在近中红外波段发射率排序为：掺Mn>掺Co>掺Cr>纯LaFeO₃，其中掺Mn在0.2～2.5μm波段为0.8722，2.5～5μm波段为0.6755，远大于纯LaFeO₃的发射率（近中红外波段发射率均为0.5左右）。发射率提升的机理在于：Mn掺杂后,引入了Mn³⁺杂质能级，产生了激活能小的Mn³⁺?Mn⁴⁺跳跃小极化子，电子-氧空位载流子吸收亦增强，同时体系的晶格畸变导致振动吸收加剧。第一性原理计算结果表明掺杂Mn/Cr/Co材料的禁带宽度分别0.793eV、2.406eV、1.722eV均小于纯LaFeO₃的3.817eV，结合态密度计算结果分析其原因，主要Mn3d、Cr3d、Co3d轨道与O2p轨道杂化形成杂质能级，同时Mn3d、Cr3d、Co3d在导带也存在态密度峰，且峰的位置都比LaFeO₃峰更靠近费米能级，作为新的导带底相当于缩短了价带顶到导带底之间的间隙宽度。LaFe_0.75Mn_0.25O₃材料在近中红外波段的优异辐射性能表现，可作为耐高温抗氧化高发射率材料在高温热工炉窑具有潜在应用前景。     

三维有序大孔钙钛矿金属氧化物作为高效燃烧催化剂的研究进展

三维有序大孔（3DOM）材料因为具有独特的结构、可调的组成、高稳定性、高电子传递能力以及高比表面积而引起很多学者的研究兴趣。本文主要介绍了3DOM钙钛矿材料作为催化剂或载体在催化碳烟、挥发性有机物和甲烷燃烧方面取得的成果，分析了制备条件、结构特征对催化性能的影响；指出了3DOM钙钛矿材料具有优异的催化燃烧稳定性、高分子吸附和扩散能力以及高氧迁移率，能够显著降低氧化还原温度和表观活化能，因此可以作为高效燃烧催化剂。最后提出了未来研究重点和发展方向，在未来的研究中应该开发出更多可以与贵金属相媲美的廉价的新型3DOM材料以拓展3DOM材料应用范围。另外，3DOM 材料表面性能的提升以及用于催化燃烧的作用机理需进一步深入研究。     

空气中制备NiOx基钙钛矿太阳能电池和光电探测器

钙钛矿材料可通过溶液法制备,但也易受溶剂氛围影响,导致膜的质量和可重复性降低。开发空气中高质量钙钛矿膜的制备工艺,可以大幅降低成本和提升钙钛矿材料的应用价值。深入研究空气中水汽对中间相和成膜过程的影响,有助于指导空气中的制备工艺参数。有水存在时,PbI₂-DMSO中间相上的DMSO更容易脱去,导致由配位更多DMSO的中间相向配位更少DMSO的中间相转变;同时,有水存在时更容易生成大尺寸的MA₂Pb₃I₈?2DMSO中间相,不利于形成致密的钙钛矿膜。本文主要简述在空气中分别采用“预成核”法和“气-液-固”法制备高质量钙钛矿薄膜,用于钙钛矿太阳能电池和窄带光电探测器。     

高质量钙钛矿单晶CH3NH3PbI3研究进展

有机-无机钙钛矿材料因为具有光谱吸收范围宽、缺陷密度低、载流子复合率低等非常优良的光电性能吸引了广泛关注, 掀起了钙钛矿材料研究热潮。近年来杂化钙钛矿型太阳能电池发展迅速, 光电转化效率目前已达到22.1%, 展现出极大的应用潜力。与多晶薄膜相比, 单晶具有极低的缺陷密度和极少的界面缺陷。多个课题组成功培养出大尺寸钙钛矿单晶, 发现钙钛矿单晶材料具有比其他薄膜多晶材料更好的光响应特性, 是设计制备光伏器件的理想材料。在各类钙钛矿材料中, CH₃NH₃PbI₃是研究和应用最广泛的一类钙钛矿材料。本文主要针对近年来CH₃NH₃PbI₃单晶材料的研究制备进行综述, 介绍了CH₃NH₃PbI₃单晶材料的结构及性能, 重点总结了CH₃NH₃PbI₃单晶材料生长制备方法和应用, 并对其发展趋势进行了展望。     

喷涂法制备混合阳离子钙钛矿太阳电池

采用热基底喷涂法分别制备了FA_0.85MA_0.15PbI₃和(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15两种混合阳离子钙钛矿薄膜,对两种薄膜进行了扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）测试表征。结果表明,该方法制备的混合阳离子钙钛矿薄膜平整致密,FA_0.85MA_0.15PbI₃结晶性更好,并且吸收带边和吸收强度更大。将两种薄膜组装成平板太阳能电池,对电池的光电性能和稳定性进行了分析。结果表明,FA_0.85MA_0.15PbI₃ PSCs光电转换效率为13.21%,(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15 PSCs光电转换效率为12.08%,并且(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15 PSCs在放置80 d后,性能基本无变化,表明喷涂法制备(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15 PSCs具有较好的稳定性。     

二维钙钛矿材料制备技术研究进展

钙钛矿因具有可调性结构、低缺陷密度、高载流子迁移率以及带隙可调等优异的物理化学特性而被广泛地应用于太阳能电池和光电探测器等光电器件领域。二维钙钛矿材料由于维度和厚度尺寸减小，引起量子限域效应，使得电子-空穴相互作用增强，激子结合能增大。因此，二维钙钛矿材料与其块体材料相比表现出了更优异的光电特性，并且稳定性增强，迅速成为二维材料领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状，综述了剥离法、液相法和气相法等3种二维钙钛矿材料的制备方法，分析了各种方法的优缺点，并对其未来的发展进行了展望。指出二维钙钛矿材料的研究需要重点关注以下两个方面:1）开发一种简单可行的大规模生产大尺寸、高质量、环境友好以及高稳定性的二维钙钛矿材料的制备方法仍然是该领域研究的重点，3种制备方法中气相法是非常有可能实现大规模生产大尺寸、高质量二维钙钛矿材料的有效途径，但是急需解决的问题是降低设备成本以及通过改进工艺条件来提高二维钙钛矿材料的生长速度；2）二维钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域已经表现出很好的应用前景，但是光电器件的工作原理以及如何精确调控材料形貌与发光性能等这些基础研究仍然需要更深入的探讨，也是未来关注的重点。