两步沉积法制备锡基钙钛矿及其全溶液工艺太阳能电池性能

两步沉积法中胺盐的传统溶剂异丙醇会对锡基钙钛矿产生严重破坏,因此探索其他溶剂制备锡基钙钛矿非常重要。利用4-甲基-2-戊醇取代异丙醇充当胺盐的溶剂,并在胺盐中添加苯乙基溴化胺(PEABr),通过两步沉积法制备了锡基钙钛矿薄膜及全溶液工艺太阳能电池。实验结果表明,相比于异丙醇,使用4-甲基-2-戊醇作为胺盐溶剂,可降低对锡基钙钛矿的破坏作用,促进锡基钙钛矿结晶成膜,原因可能是该溶剂分子的烷基部分可以增加对羟基的空间位阻。但未添加PEABr时,制备的FASnI₃薄膜存在许多针孔,器件光电转换效率(PCE)仅为0.24%;在添加摩尔占比为0.3 (n (PEABr)/n (FAI+PEABr)=0.3)的PEABr时,制备的锡基钙钛矿薄膜针孔减少,致密度提高,表面形貌得到改善。利用全溶液工艺制备的基于该薄膜的太阳能电池PCE达到4.15%。该研究有助于促进两步沉积法制备锡基钙钛矿薄膜及其光伏器件的进一步发展。     

电纺SnO2∶PVP复合纳米线/带制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

利用静电纺丝技术制备SnO₂∶聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纳米线(NW)和纳米带(NB),然后将其应用到钙钛矿太阳能电池(PSC)来提高器件性能。首先利用静电纺丝和高温氧化制备出表面光滑、分布均匀、覆盖率可控的SnO₂∶PVP NW,随后通过溶剂处理展宽得到SnO₂∶PVP NB。分别将其作为电子传输层应用于钙钛矿太阳能电池,器件结构为氧化铟锡(ITO)/SnO₂/SnO₂∶PVP NW (NB)/FAx MA1-x PbI yC l3-y/Spiro-OMe TAD/Ag。研究发现,在纺丝接收时间70 s内,覆盖率随接收时间线性增加。与参考器件相比,覆盖率31%的SnO₂∶PVP NW加入钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)基本没有变化。将溶剂处理后得到的SnO₂∶PVP NB加入钙钛矿太阳能电池,其器件的PCE从18.52%提高到20.96%。同时,由于PVP对钙钛矿具有良好的钝化作用,器件的稳定性也得到较大的改善,12天后归...     

空气环境中不同反溶剂对CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳电池光电性能的影响研究

在一步溶液法制备钙钛矿薄膜的工艺中,溶剂环境是决定薄膜质量的关键因素。本文以全空气环境中,甲苯、氯苯、乙醚、乙酸乙酯这四种常见的反溶剂为研究对象,重点比较研究了不同反溶剂对钙钛矿多晶薄膜的结晶性、形貌、覆盖率以及器件光电转换效率的影响。研究表明:在相对湿度(RH)高达70%的环境下,相较于其他三种反溶剂,乙酸乙酯不仅能控制钙钛矿薄膜的结晶速率,还表现出优异的抗湿性,因此钙钛矿电池的效率达到17.8%,明显优于使用其他反溶剂。     

Nd2O3掺杂BaZr0.2Ti0.8O3陶瓷的介电性能

在溶胶-凝胶法制备钛酸钡(BaZr0.2Ti0.8O3)超细粉体的过程中,使用液相掺杂的方式在溶胶过程中进行了稀土元素Nd的掺杂。掺杂摩尔分数为0、0.001、0.002、0.003、0.004和0.005。掺杂改性后的BaZr0.2Ti0.8O3粉体,通过X-射线衍射(XRD)测试,结果表明在摩尔分数为0.005以内的稀土Nd掺杂并未改变BaZr0.2Ti0.8O3的钙钛矿结构。粉体烧结的陶瓷介电性能得到较大的改善:介电常数由3 389提高到4 493,而介电损耗在60 Hz时由1.4%降低到0.35%。     

锰掺杂对钠过量K0.5Na0.7NbO3无铅陶瓷结构及介电性能影响

采用一种新颖的混合钙钛矿结构法制备了锰掺杂钠过量K_(0.5)Na_(0.7)NbO_3-xMnO_2陶瓷,研究了不同锰掺杂量和烧结温度对该系列陶瓷微观结构、形貌和介电性能的影响。研究表明,锰掺杂改善了该系列陶瓷的烧结特性;陶瓷样品中均形成了正交钙钛矿结构,但同时都存在少量第二相物质;随着烧结温度的升高,陶瓷样品中第二相物质的含量逐渐减少;在不同锰掺杂量陶瓷样品的SEM分析中可以看出,掺少量锰的陶瓷样品出现晶粒异常长大且大小不均匀现象;1100℃烧结的锰掺杂量为摩尔分数1.5%的陶瓷中含有最少的第二相物质和最优的综合介电性能,即具有均匀的晶粒大小、最大的相对介电常数和较小的介电损耗,该陶瓷样品由正交向四方的相转变温度为176℃、居里温度为403℃。     

CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜阵列光电探测器

将光电性能优异、可通过低温溶液法制备的卤化物钙钛矿制成阵列型光电探测器,必将推动其在成像、光通信等领域中的应用。然而,卤化物钙钛矿易被常规溶剂(包括显影液)溶解,导致其与光刻工艺不兼容。自组装单分子疏水层结合光刻工艺的亲水-疏水图形基底制备方法能解决制备过程中极性溶剂与钙钛矿材料不兼容的问题,通过简单的旋涂(极性钙钛矿前驱体溶液仅在亲水图形区域浸润)、低温退火,可以快速获得钙钛矿阵列。CH₃NH₃PbI₃薄膜阵列光电探测器具有良好的光电性能, 530 nm光辐照下探测率为4.7×10¹¹ Jones,响应度为0.055 A/W。这项工作为制备图案可控的钙钛矿薄膜阵列光电探测器提供了一种简单而有效的策略。     

过渡金属掺杂在钙钛矿光伏器件中的应用

钙钛矿太阳能电池在近年发展迅猛，电池效率在几年内连续增长达到2022年认证的25.7%，在光伏器件领域展现出巨大的潜力。尽管钙钛矿太阳能电池具有较高效率，但其热稳定性及湿度稳定性等仍是阻碍其发展的一大屏障。金属离子掺杂被认为是提高钙钛矿光伏器件光电转化性能和稳定性的有效方式之一。其中过渡金属由于其具有多价位等独特性能受到研究人员的青睐。本文综述了近5年采用过渡金属对钙钛矿光伏器件各层进行掺杂修饰的最新研究进展，总结了使用过渡金属离子掺杂钙钛矿太阳能电池的电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层以及金属电极层的方法和策略，探讨运用此类手段优化钙钛矿光伏器件结构、光电性能及稳定性等参数的规律和机理。     

Dy2O3对钛酸锶钡基陶瓷结构及介电性能的影响

采用传统固相法制备Dy2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)TiO3系电容器介质陶瓷,通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究不同含量的Dy2O3对体系微观结构及介电性能的影响.结果表明,随着Dy2O3添加量的增大,(Ba0.7Sr0.3)TiO3陶瓷平均粒径减小且Dy2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)TiO3陶瓷均为钙钛矿结构单相固溶体.Dy2O3通过占据钙钛矿晶格A、B位引起(Ba0.7Sr0.3)TiO3陶瓷晶格畸变,体系自发极化能力降低,进而显著降低了体系室温相对介电常数及介电损耗.随着Dy2O3添加量的增大,(Ba0.7Sr0.3)TiO3陶瓷居里温度向负温方向移动,且体系的相对介电常数及介电损耗随温度变化显著.     

PbI2掺杂对CH3NH3PbI3光电性能的影响

采用溶液生成法制备了有机铅卤化钙钛矿(CH3 NH3PbI3)晶体粉末,并以过量的PbI2对其进行掺杂,采用X射线衍射谱(XRD)技术研究了掺杂前后样品的晶体结构变化.表面光电压谱(SPS)和相位谱(PS)显示掺杂前后的CH3 NH3 PbI3均为p型半导体,但后者有更强的光伏响应.场诱导表面光电压谱(FISPS)表明:当加正电场时,掺杂前后的CH3NH3PbI3均表现为p型半导体的载流子特性,当加负偏压时掺杂后的CH3NH3PbI3易形成反型层,出现光伏反转,且外加负偏压越大,光伏反转区域越大,表现出双极导电特性.     

PMSZT压电陶瓷的镍掺杂改性研究

探讨了Ni2O3掺杂对Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(PMSZT)材料相组成、显微结构、电性能及温度稳定性的影响。结果发现,合成温度900℃时可以得到钙钛矿结构。随着掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同型相界向三方相移动,且居里温度增加。掺杂w(Ni2O3)=0.05%时,rε、d33、kp和Qm达到最佳值:rε=1 780、tanδ=0.003 5、d33=375 pC/N、kp=0.665、Qm=2 580。谐振频率变化率随温度变化由正到负。体系适于大功率陶瓷材料的应用。     

Cs+掺杂MAPbI3薄膜的能级调控及其光电性能

相比于MAPbI3、FAPbI3等纯有机阳离子钙钛矿太阳电池(PSC),有机无机混合阳离子PSC因同时具有良好的光电性能和稳定性而广受关注.通过形貌控制和能级调节策略来优化MAPbI3薄膜质量并将其作为PSC光活性层.采用溶剂法将Cs+掺杂到MAPbI3前驱体溶液中合成CsxMA1-xPbI3(z为0～20％)有机无机...     

Ag掺杂PZN-PZT微观结构及电学性能影响

采用常规陶瓷工艺制备了0.2Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.8Pb(Zr0.5Ti0.5)O3(0.2PZN-0.8PZT)三元系陶瓷,系统研究了Ag掺杂对体系微观结构及电学性能的影响。结果表明,Ag在钙钛矿中的溶解限约为0.1%(质量分数)。低于溶解限,Ag以离子掺杂形式进入钙钛矿晶格置换A位的Pb2+,以受主掺杂机制影响体系电学性能;高于溶解限,过量的Ag以单质形式沉积在晶界,弥散分布在0.2PZN-0.8PZT相中。Ag单质使陶瓷体系形成复相结构,在烧结降温阶段产生内应力,改变了材料的电畴结构,并影响陶瓷的直流电阻率和压电性能。     

溶剂热处理法制备的钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜的微观形貌与电池性能的研究

近年来研究表明,通过增大晶粒尺寸和减少晶界数量可以有效减小钙钛矿太阳能电池的漏电流和增大并联电阻,极大地增加其能量转化效率。溶剂热处理工艺是一种利用溶解再结晶的原理增大薄膜晶粒的实用工艺,可用于制备大晶粒高质量的多晶薄膜。本文制备了不同溶剂热处理时长的旋涂制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜,利用SEM和XRD分析了其形貌和晶体结构的变化,探索了薄膜晶粒形貌与电池性能的对应关系,应用优化后的溶剂热处理工艺成功制备出大晶粒、高性能的钙钛矿薄膜。实验表明,溶剂热处理法制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜平均晶粒尺寸接近3μm,较普通热处理方法制备的薄膜晶粒尺寸(约300 nm)有显著增大。     

K0.5Na0.5NbO3掺杂对BaTiO3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)-BaTiO3陶瓷.借助XRD、SEM和阻抗分析仪研究了KNN掺杂对BaTiO3陶瓷微观结构及介电性能的影响.结果表明:掺杂KNN的BaTiO3陶瓷均呈现出单一钙钛矿结构.KNN掺杂能够促进BaTiO3陶瓷的烧结并提高其致密度.随KNN掺杂量(摩尔分数)的增加...     

Sb2O3对富钛型钛酸锶钡基陶瓷结构及性能的影响

采用传统固相法制备Sb2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3系介电陶瓷,通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究不同含量的Sb2O3及烧结工艺参数对TiO2过量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在TiO2过量的(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3陶瓷中,Sb3+进入钙钛矿晶格A位。Sb2O3添加量较大时,(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷晶粒异常长大,粒径分布不均匀,且有柱状晶粒出现。随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷居里温度及介电常数峰先增大后减小。提高(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷的烧结温度并延长保温时间有利于改善Sb2O3掺杂量较高时(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷室温的介电性能。     

Sb_2O_3对富钛型钛酸锶钡基陶瓷结构及性能的影响

采用传统固相法制备Sb_2O_3掺杂(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3系介电陶瓷,通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究不同含量的Sb_2O_3及烧结工艺参数对TiO_2过量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb_2O_3掺杂量增大,(Ba_(0.7)Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在TiO_2过量的(Ba_(0.7)Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3陶瓷中,Sb~(3+)进入钙钛矿晶格A位。Sb_2O_3添加量较大时,(Ba_(0.7)Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷晶粒异常长大,粒径分布不均匀,且有柱状晶粒出现。随Sb_2O_3掺杂量增大,(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷居里温度及介电常数峰先增大后减小。提高(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷的烧结温度并延长保温时间有利于改善Sb_2O_3掺杂量较高时(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷室温的介电性能。     

Pr3+掺杂铯铅卤钙钛矿量子点的稳定可调色蓝光发射

卤化钙钛矿型发光二极管(PeLED)的窄发射峰有望用于下一代显示器和照明,但是能量转换效率特别是蓝色PeLED的转换效率仍然低于常规无机和有机LED的效率。在这些钙钛矿中用毒性较小的元素(通常是过渡金属和各种镧系元素)取代Pb,可在保持窄的发射特性的同时提高能源效率。本文介绍了Pr³⁺掺杂与Cl-Br卤化物交换结合的效果,产生了一系列蓝色发射量子点,峰值波长可在430~490 nm范围内可调,这些蓝色Pr³⁺-CsPb(Br/Cl)3量子点的光致发光量子产率(PLQY)比未掺杂Pr³⁺的量子点相比提高了2~3倍。本文还研究了Pr³⁺掺杂蓝光量子点在365 nm紫外线照射下和高温加热时的稳定性,掺杂后的蓝光量子点的光热稳定性提升。     

SiO_2掺杂低温烧结PMMNS压电陶瓷的结构和性能

采用固相二步合成法制备SiO2掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)0.05(Mn1/3Nb2/3)0.04(Mn1/3Sb2/3)0.01Zr0.45Ti0.45O3(PMMNS)压电陶瓷,探讨了不同SiO2掺杂量对陶瓷样品的相结构和机电性能的影响。结果表明:在烧结温度为980℃时,可以得到纯钙钛矿结构PMMNS陶瓷。SiO2的加入,明显降低了PMMNS陶瓷的烧结温度。当SiO2的掺杂量为质量分数0.10%时,所得性能最佳:kp=0.51,d33=323pC/N,Qm=1475,tanδ=0.0038和εr=1762。     

La_2O_3掺杂对Mn-Co-Ni系NTC热敏电阻材料性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Mn1.6Co0.8Ni0.6O4–xLa2O3(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)系列NTC热敏电阻样品,运用XRD、SEM和电性能测试等手段,研究了La2O3掺杂对样品相结构和电性能的影响。结果表明:所制掺杂样品均由尖晶石相和钙钛矿相组成,其中钙钛矿相的名义组成可用化学式La(Mn-Co-Ni)O3表示,随着La2O3掺杂量x由0增加到0.07,Mn-Co-Ni系NTC热敏电阻材料的电阻率由643.cm增加到912.cm,相反地材料常数B值却由3 464 K减小到3 393 K。     

Sb_2O_3对非化学计量钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备工艺获得Sb2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3系电介质陶瓷。通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究Sb2O3含量、烧结温度及保温时间对非化学计量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3陶瓷中,Sb3+占据钙钛矿晶格B位。随Sb2O3掺杂量的增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3基陶瓷的平均粒径减小,室温介电性能及居里温度显著改变。提高烧结温度并延长保温时间有利于改善高Sb2O3掺杂量下非化学计量BST基陶瓷室温介电性能。