新工艺改善太阳能电池光转化效率

正在线发表于《自然-材料学》上的一项研究,介绍了一种可改善以杂化钙钛矿薄膜为原料的太阳能电池光转化效率的制造工艺-杂化钙钛矿是一种由有机材料和无机材料混合构成的晶体。这让高效低耗的钙钛矿太阳能电池研究前进了一步。科学家们正努力让钙钛矿太阳能电池的效率向着20%~25%这个目标快速提高-这个效率是硅光伏电     

福建物构所室温以上无机有机杂化反铁电材料研究获进展

正反铁电体是一类重要的功能材料,在高压高功率储能电容器、换能器和非线性元件等领域有着广阔的应用前景。近年来,有机无机杂化钙钛矿因其丰富的物理化学特性,在太阳能电池、发光二极管以及激光等方面备受关注。然而,基于杂化钙钛矿如何实现高温的反铁电体仍然是需要解决的一个重要问题。中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室无机光电功能晶体材料研究员罗军华团队在     

铅卤杂化钙钛矿薄膜制备工艺的研究进展

近十年来,铅卤杂化钙钛矿太阳能电池的能量转换效率快速提高,引起了人们研究铅卤杂化钙钛矿材料的热潮。铅卤杂化钙钛矿材料具有优异的光电性能,其光吸收范围宽、禁带宽度可调、载流子寿命长、电子空穴迁移率高和非辐射复合率较低,故其在发光二极管、光(辐射射线)探测器、激光器和非线性光学等光电领域中存在很高的应用潜力。由于制备高质量的铅卤杂化钙钛矿薄膜是该材料的应用基础,本文对铅卤杂化钙钛矿薄膜制备工艺的研究进展进行综述,展望了铅卤杂化钙钛矿材料的应用前景。     

无铅Cu基杂化钙钛矿太阳电池

Pb基杂化钙钛矿太阳电池获得了超过22%的转化效率,但由于含铅材料的毒性和杂化钙钛矿材料的稳定性等问题使其应用受到了制约。研究采用低毒的Cu基杂化钙钛矿材料取代Pb基杂化钙钛矿,通过溶剂蒸发法制备得到(3-BrC_3H_6NH_3)_2CuBr_4杂化钙钛矿材料,作为光吸收层将其引入FTO/TiO_2致密层/(3-BrC_3HC_6NH_3)_2CuBr_4/Spiro-MeOTAD/Ag结构太阳电池器件。结果表明:该太阳电池的开路电压为0.78V,短路电流密度为4.60mA/cm~2,填充因子为0.37,光电转换效率达1.33%,显示了铜基无铅钙钛矿杂化材料在光伏领域潜在的应用前景。     

无铅Cu基杂化钙钛矿太阳电池EI北大核心CSCD

Pb基杂化钙钛矿太阳电池获得了超过22％的转化效率,但由于含铅材料的毒性和杂化钙钛矿材料的稳定性等问题使其应用受到了制约。研究采用低毒的Cu基杂化钙钛矿材料取代Pb基杂化钙钛矿,通过溶剂蒸发法制备得到（3-BrC3H6NH3）2CuBr4杂化钙钛矿材料,作为光吸收层将其引入FTO／TiO2致密层／（3-BrC3H6NH3）2CuBr4／Spiro-MeOTAD／Ag结构太阳电池器件。结果表明：该太阳电池的开路电压为0．78V,短路电流密度为4．60mA/cm^2,填充因子为0．37,光电转换效率达1．33％,显示了铜基无铅钙钛矿杂化材料在光伏领域潜在的应用前景。     

基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型薄膜太阳能电池异军突起.自2009年日本学者首次将卤素铅钙钛矿材料应用于染料敏化电池获得3.8％的光电转化效率,至2020年香港城市大学将其记录刷新至25.5％,这种发展速度是其他太阳能电池不可比拟的.目前高效率电池中都含铅、以及钙钛矿材料在湿热条件和空气中的不稳定性,这些限制了钙...     

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料不仅具有较高的光吸收能力和载流子迁移率,同时具有双极性特征以及合成方法简单等优点,目前已成为最有发展前途的太阳能电池材料,其光电转化效率在7年内从3.8%迅速提升到20%以上,并有进一步提高的空间。简单介绍了钙钛矿材料的结构与性质,综述了钙钛矿太阳能电池的研究进展,指出了目前电池发展中亟需解决的问题及未来的发展方向。     

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料不仅具有较高的光吸收能力和载流子迁移率,同时具有双极性特征以及合成方法简单等优点,目前已成为最有发展前途的太阳能电池材料,其光电转化效率在7年内从3.8%迅速提升到20%以上,并有进一步提高的空间。简单介绍了钙钛矿材料的结构与性质,综述了钙钛矿太阳能电池的研究进展,指出了目前电池发展中亟需解决的问题及未来的发展方向。     

钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展

钙钛矿太阳能电池是近年来发展最快的光伏技术,但对其稳定性研究较少。通过类比光伏产品的生产和使用标准,明确了钙钛矿太阳能电池所需达到的稳定性标准,并在此基础上简要讨论了环境温度、湿度、紫外光等条件下有机无机杂化钙钛矿吸光材料的稳定性问题及当前解决方案。通过对以上关键问题的讨论和总结,旨在推动钙钛矿太阳能电池材料及器件的稳定性研究和钙钛矿太阳能电池的商业化进程。     

有机共轭小分子空穴传输材料的研究进展

基于有机-无机杂化钙钛矿材料具有带隙可调、光吸收带宽、双极电荷传输性能好、电荷扩散长度长、溶液加工成本低等优点,钙钛矿太阳能电池受到研究人员的广泛关注。空穴传输材料作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,对载流子的提取和运输、钙钛矿的结晶性、电池器件的稳定性和制作成本都有相当大的影响。本文介绍了近年来有机共轭小分子作为空穴传输材料的研究进展,特别是其分子结构对材料各项性能的调控作用,包括能级、空穴迁移率、成膜性以及器件的光电转换效率和长期稳定性等,以期为未来有机共轭小分子空穴传输材料的研发提供参考。     

基于金纳米星修饰的氧化锡电子传输层制备高性能甲脒铅碘钙钛矿太阳能电池

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池是光伏领域新的研究热点.通过对钙钛矿薄膜品质及器件结构的持续优化,此类太阳能电池的光电转换效率不断提升.有研究表明,钙钛矿太阳能器件性能的进一步提高依赖于针对电子传输层的材料及结构优化.在此项研究中,我们将通过在二氧化锡电子传输层薄膜中引入金纳米星(Au NSs),旨在改善对应太阳能电池器件...     

有机-无机杂化复合膜的研究进展

有机-无机杂化复合膜结合了有机复合膜和无机材料的优良性能,已成为分离膜领域的一个研究热点。本文以有机无机杂化复合膜的结构对其进行分类,综述了组分间以化学键相结合的有机-无机杂化复合膜的研究现状,归纳了有机-无机杂化复合膜的制备技术、优越性以及最新的研究进展,并针对杂化复合膜研究中现存的不足和今后研究的发展,提出了一些建议。     

CsPbX3钙钛矿材料与光伏器件稳定性强化研究进展

基于CsPbX₃(X为卤素阴离子)的全无机钙钛矿与含甲胺、甲脒等有机阳离子的有机-无机杂化钙钛矿相比,具有更优异的热稳定性,是近几年来钙钛矿光电领域最具吸引力的研究热点之一。目前全无机钙钛矿太阳电池的最高光电转换效率已经达到19.03%,具有很好的发展潜力。然而,这类钙钛矿材料的Goldschmidt容忍因子接近临界值,存在相不稳定的问题。近年来已经有相当多的研究聚焦于CsPbX₃钙钛矿材料与器件的稳定性强化工作。从增大容忍因子、提高相转变能垒、减小表面能、调控结晶过程等策略与方法入手,系统总结了近年来在制备稳定高效全无机CsPbX₃钙钛矿太阳能电池方面的进展,并对面临的挑战和未来的发展方向做出了展望。     

钙钛矿太阳电池的研究进展与关键挑战

有机无机杂化钙钛矿材料具有卓越的光电特性,如高吸收系数、长载流子寿命和扩散长度,且可低温溶液加工,所制备的钙钛矿太阳电池最高认证光电转换效率已达25.5%,展现出了巨大的商业化前景。本工作将围绕近年来该领域的主要研究进展,从钙钛矿光伏材料的定义与分类开始,重点综述了该类器件在光电转换效率、稳定性、低毒性、大面积制备4个方面的研究进展,最后对钙钛矿太阳电池商业化所面临的关键挑战进行了讨论与展望,旨在为未来钙钛矿太阳电池的研究和发展提供参考。     

富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池自2009年出现以来,经过短短十余年的发展,光电转化效率已提升到24%以上,引起了广泛的关注。富勒烯材料具有较高电子迁移率、可调控的能级以及可低温成膜等特性,在钙钛矿太阳能电池中可以用于电子传输层、钙钛矿层添加剂、界面修饰层,甚至还能够在空穴传输层中发挥作用。这些应用不仅提高了电池的光电转化效率和稳定性,还能有效降低电池的磁滞效应。本综述就富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池各组成部分的应用进行了详细的介绍,并总结了通过修饰富勒烯分子结构提高电池性能的基本规律,这些结果对推动富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池领域的应用有重要意义。     

PDMS-BG-TiO2有机无机生物杂化材料的制备和性能研究

具有良好生物活性的有机无机杂化材料已成为生物材料科学领域的重点研究内容.本题目以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备基于生物活性玻璃(PDMS-BG)的有机-无机杂化生物活性材料(PDMS-BG-TiO2),研究了加入不同配比的正硅酸乙酯(TEOS)与异丙醇钛溶液(TIPT)对有机无机杂化材料成型能力和生物活性的影响.研究表明:与未在体液培养的试样相比,将试样在模拟体液SBF培养3d后,由试样的SEM图、XRD图和FHR图谱可得这些材料均具有较好的生物矿化能力,当正硅酸乙酯∶异丙醇钛为12∶1时,制备的薄膜材料不易发生断裂,并且生物矿化能力表现得更为突出.这种有机无机杂化生物活性材料(PDMS-BG-TiO2)可能用做骨替代或者骨修复等生物材料.     

添加偶联剂的PMMA／TiO2杂化材料研究

采用r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（A-174）作为偶联剂,通过溶胶-凝胶法合成了聚甲基丙烯酸甲醣（PMMA）／二氧化钛（TiO2）的纳米杂化材料。采用红外光谱、热分析仪、分光光度计和力测试仪等研究了材料的结构和性能。结果表明,引入偶联剂的杂化材料中无机相硅组分和钛组分以Si-O-Ti键的形式相结合;无机组分的引入提高了FMMA的力学性能和热稳定性,且材料的透光率随无机组分含量的提高而下降。     

PDMS/SiO2杂化材料的制备与表征

以正硅酸乙酯(TEOS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,通过溶胶-凝胶法制得了以共价键结合的PDMS-SiO2杂化材料,通过FTIR,SEM,TG-DSC等手段证实杂化材料中有机组分和无机组分发生了化学键合,材料的耐热性能明显改善。随杂化材料中无机组分的增加,材料的拉伸性能和断裂伸长率先增后降,硬度升高,而且体积电阻率逐渐减小,介电常数增大。     

溶胶-凝胶技术在有机／无机杂化材料制备中的应用

应用溶胶-凝胶法制备有机／无机杂化材料,可根据前驱体的种类和制备方法等对材料微观结构进行裁剪和优化,并可实现材料的功能化。有机／无机杂化材料根据有机相和无机相的比例不同,可分为有机改性陶瓷型杂化材料和陶瓷改性有机物型杂化材料两类。本文综述了应用溶胶-凝胶技术制备有机／无机杂化材料的原理以及应用进展。     

聚二甲基硅氧烷/SiO2杂化材料的结构与性能

采用Sol-Gel法,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机组分前驱物,以含端羟基的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为有机组分,合成出了块状的PDMS/SiO2杂化材料.考察了TEOS与PDMS的质量比对杂化材料的硬度、动态力学性能及微观结构的影响.结果表明:随着PDMS/SiO2杂化材料中无机组分含量的增加,其硬度增大,玻璃化转变温度升高,储能模量增大,阻尼因子下降;XPS分析表明:有机组分与无机组分之间存在化学键连接.