用于防伪识别的钙钛矿量子点材料研究进展

防伪与国家安全、社会和谐以及经济稳定息息相关.其中,钙钛矿量子点因具有高荧光量子效率以及可调的发光波长而被广泛应用,然而其稳定性差不利于防伪应用.系统介绍了提高金属卤化物钙钛矿量子点载流子传输特性和稳定性的研究动态,并结合影响钙钛矿量子点稳定性的因素,总结了提高钙钛矿量子点材料稳定性的主要策略,如修饰疏水配体、构建半导体/钙钛矿量子点异质结、包覆聚合物、开发非铅全无机组分等,进一步为稳定、高效荧光防伪材料的开发提供参考.     

CdS量子点敏化TiO2纳米线束阵列太阳能电池的研究

采用水热合成技术,以盐酸、去离子水和酞酸丁酯为反应前驱物,在透明导电玻璃衬底(FTO)上生长TiO2纳米线束阵列,以化学浴沉积技术制备CdS量子点敏化TiO2纳米线束阵列光阳极。研究了CdS量子点敏化的循环周期对太阳能电池的光伏性能、单色光光子-电子转换效率、静态和动态光电流的特性的影响规律。结果表明:CdS量子点的大小和密度随着敏化循环周期的增加而增加,当敏化循环的周期为15次时,单色光光子-电子转换效率最高,电池的短路电流密度为0.61 mA/cm2,开路电压为0.65 V,填充因子为0.50,光电转换效率为0.20%。通过强度调制的光电流谱分析,得到光生电子在光阳极中的扩散系数为3.2×10-6cm2/s,传输时间为2.1×10-2s。     

量子点材料光伏电池的研究

本文简单分析现有光伏电池的发展现状,介绍第三代太阳电池的研发目标,对多层膜、量子点材料的光伏电池的原理进行阐述。     

MoO3界面修饰提升刮涂钙钛矿太阳电池性能

在空穴传输层Spiro-OMeTAD和Ag电极之间引入三氧化钼(MoO₃)空穴修饰层,并研究其对空气中刮涂的钙钛矿太阳电池光伏性能的影响,结合导电性测试、稳态光致发光光谱和水接触角测试等探究其影响机制。实验和测试结果表明MoO₃可提升空穴传输能力和减小界面电阻,同时对下方的Spiro-OMeTAD及钙钛矿起到保护作用,可减缓空气中水氧侵蚀。基于MoO₃界面修饰层的在空气中刮涂制备的钙钛矿太阳电池光电转换效率由15.14%提升至18.30%,尤其是填充因子的平均值由60%提升至76%,电池稳定性得到改善,未封装电池在400 h后仍保持初始效率的90%。     

KCl浓度对电沉积ZnO量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

文章采用恒电位沉积法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜,研究了沉积液中KCl浓度对ZnO薄膜结构的影响,将制备的ZnO薄膜应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的光阳极,而后分析了该太阳能电池的光电转换效率。文章还利用X射线衍射(XRD),以及扫描电子显微镜(SEM),表征ZnO薄膜的结构和形貌,以紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征量子点敏化前后光阳极的光吸收特性,利用电化学工作站测试不同形貌ZnO-CdS太阳能电池的光电转换特性。分析结果表明:当KCl浓度为0.075 mol/L时,ZnO薄膜呈现出均匀多孔的纳米片结构,以该ZnO薄膜为光阳极的QDSC的开路电压为0.35 V,短路电流密度为3.17 mA/cm~2,光电转换效率为0.36%;与未添加KCl的ZnO薄膜相比,多孔片状ZnO薄膜的活性位点能够与电解液充分接触,这样提高了光阳极内光生电子的注入效率,从而使太阳能电池具有更高的的光电转换效率。     

Al2O3修饰层对抑制CdSe量子点敏化太阳电池界面电子复合的研究

量子点敏化纳米TiO2太阳电池（QDSSCs）因成本低廉,近年来得到广泛关注。但是其光电转换效率仍然较低,其中主要的原因是量子点表面缺陷密度高,表面与界面电子复合严重。本文以Al2O3为纳米TiO2/CdSe QDs的界面修饰层,采用暗态下的电化学阻抗谱（EIS）以及开路电压衰减谱考察了Al2O3对抑制电子复合所起的作用,并简析了其中的作用机理。研究结果表明,TiO2表面修饰Al2O3后,其导带边上移;此外,TiO2/QDs界面缺陷态降低,界面电子复合降低,使器件的短路电流、开路电压以及填充因子提高,光电转换性能得到改善。     

钙钛矿太阳能电池转化效率可达50％

据美国麻省理工学院网站11月11日报道,科学家们在最新研究中发现,以一种新式钙钛矿（CaTiO3）为原料的太阳能电池的转化效率或可高达50％,为日前市场上太阳能电池转化效率的2倍,能大幅降低太阳能电池的使用成本。相关研究发表在最新一期的《自然》杂志上。     

基于不同类型全无机钙钛矿材料的太阳能电池研究

随着新型光伏电池的发展,卤族钙钛矿太阳能电池备受关注,其中全无机钙钛矿材料因其良好的热稳定性、高吸光系数、带隙可调、制备工艺简单等优点,在光电和光伏器件领域具有良好的应用前景,基于全无机钙钛矿太阳能电池的最高效率达到了20.4％.本文总结了基于ABX3、A2BX6、A2B1+B3+X6以及类钙钛矿材料等全无机钙钛矿太阳...     

碘三离子后处理对钙钛矿太阳电池的影响研究

采用碘三离子(I₃^-)作为提升钙钛矿太阳电池性能的界面修饰材料,对钙钛矿体相及上层空穴传输材料的接触界面进行修饰和改性,钝化光活性层上表面缺陷,以优化光电转换器件的转换效率。由反溶剂法和后处理的形式,制备平面异质结电池,运用该界面钝化策略改善后的器件效率达到18.9%,且电池的稳定性也得到增强,600 h后仅有5%的性能衰减。通过物相和光电性质等表征与测试,系统地研究电池的形貌及性能参数,探究不同浓度的I₃^-对器件性能的影响作用和机理。研究发现,该缺陷钝化策略对钙钛矿膜层进行处理后,能有效改善钙钛矿材料的结晶性,减少其表面陷阱态缺陷,降低钙钛矿与空穴传输层的载流子界面传输势垒,且I₃^-与钙钛矿能形成钝化层,起到隔绝水氧的作用,使其稳定性得到改善。     

一步法制备高效TiO2/PbS异质结量子点太阳电池

采用一步涂层法制备TiO₂/PbS异质结且带有不同浓度PbS量子点光吸收层的太阳电池器件。测试结果表明,用浓度为200 mg/mL的PbS量子点制备的太阳电池在AM1.5模拟光照下获得的能量转换效率（PCE）为9.08%,其开路电压（V_OC）为0.570 V、短路电流（J_SC）为29.6 mA/cm²、填充因子（FF）为0.539。研究证实了一步法的可行性与可靠性。与传统的层层旋涂法相比,一步涂层法具有操作过程简单、材料消耗少、制备薄膜质量好等优点,可用于大批量制备高效率量子点太阳电池。     

无机钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池是一种新兴的全固态平面型太阳能电池,从2009年第一次出现到现在发展迅速。据报道,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超过24%,全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率也超过17%。相比于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池,无机钙钛矿材料由于热稳定性好而成为钙钛矿太阳能电池研究领域的热点之一。本文主要综述了全无机钙钛矿太阳能电池的基本知识及最新的研究成果,尤其是提高全无机钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性方面的成果,对钙钛矿薄膜层的改进、电子传输层及空穴传输层优化方面的成果作了详细的介绍和评述。     

2-巯基嘧啶界面钝化改善钙钛矿太阳电池性能

该文研究2-巯基嘧啶（2-MP）对三元阳离子钙钛矿太阳电池光吸收层与空穴传输层的界面进行钝化,钝化改善薄膜及器件的光电性能。瞬态和稳态光致发光荧光光谱表征结果说明钝化后的钙钛矿薄膜非辐射复合被抑制。这均有利于抑制载流子复合和提升开路电压。钝化后薄膜疏水性增强,更好地阻挡水汽侵蚀,提升稳定性。光强依赖性测试结果表明2-MP有效地钝化缺陷。J-V测试表明钝化后器件光电性能明显改善,开路电压最高达1.133 V,效率最高达21.66%。并且优化器件的稳定性显著改善,在氮气中储存97 d后效率保持初始效率的90%。     

钙钛矿太阳电池的离子液体添加剂工程

分析利用离子液体（ILs）提升钙钛矿太阳电池（PSCs）性能的主要作用及原理,然后从调节钙钛矿薄膜的组织形貌、钝化缺陷、稳定钙钛矿相、提高环境稳定性、改善电导率等方面综述ILs作为添加剂应用于PSCs的进展,并展望其未来前景。     

基于量子点太阳电池的高效光学利用策略

该文总结了可应用于量子点太阳电池的各种光捕获策略以及高能光子和低能光子的有效利用策略。表面织构纹理、周期性纳米结构以及等离子体纳米结构等光捕获技术可有效增强器件的光吸收。应用多激子效应、热激子提取以及下转换等手段是解决高能光子吸收后载流子热化损失问题的重要方法,而上转换以及中间带等结构则是实现亚带隙低能光子有效利用的重要途径。分析总结了不同策略的优劣势以及最近的应用进展,并对各种光学利用策略的发展提出了展望。     

利用半导体量子点的高效太阳电池

1前言 第三代太阳电池的开发 太阳电池，主要是由做在半导体基片上的pn结组成。如图1所示若在pn结处射入太阳光，则在半导体内部激发出电子-空穴对，在内部电场作用下，电子向n侧。空穴向p侧迅速流动，产生光生电功率。现在广泛使用的是厚度200～350μm的单晶硅，及用铸造法制作的多晶硅太阳电池。最近为了降低硅太阳电池的制造成本，开发了薄膜太阳电池。在薄膜太阳电池的情形下由于光吸收层的厚度仅为0．2～3μm左右，使用的材料大大减少。现在还在开发非晶硅、微结晶硅、CdTe、Cu（InGa）、Se2（CIGS）等太阳电池。     

CdS量子点敏化TiO_2纳米颗粒多孔薄膜太阳能电池性能研究

以CdS量子点敏化TiO2纳米颗粒多孔薄膜为光阳极,与多硫电解液和Pt对电极组装太阳能电池,研究了光阳极厚度和敏化周期对光伏性能的影响。结果表明,TiO2纳米颗粒多孔薄膜的最佳厚度为14μm,最佳CdS量子点敏化周期为20,由此得到的太阳能电池的短路电流密度J sc、光电转换效率η和量子效率分别为4.51 mA/cm2、0.76%和69%。在光阳极中采用TiO2纳米颗粒/TiO2纳米线多孔薄膜双层工作电极,TiO2纳米线散射层增加了对入射光的利用率,使电池在可见光波段的量子效率增加,从而使电池的短路电流密度J sc和光电转换效率分别比原来提高了11.6%和10.5%。     

砷化镓量子点太阳电池及材料的研究现状

介绍了目前砷化镓量子点太阳电池的研究现状,主要包括:量子点太阳电池理论分析、量子点结构材料生长与性能表征、量子点太阳电池器件结构设计与制备技术三方面。此外,在对目前研究中所存在的难点问题进行分析后,认为制备高质量的量子点结构材料以及优化量子点太阳电池结构设计是目前获得高性能量子点电池的关键。     

水基石墨烯量子点纳米流体主要物理化学特性研究

在液体中添加固体纳米粒子是提高工质换热能力的一种有效途径,利用超声震荡法将石墨烯量子点扩散于去离子水中制备了水基石墨烯量子点纳米流体,研究其物理稳定性、流变性能、热力学性质、光学性能和腐蚀特性。结果表明：在实验选定的加入量范围内,制备的水基石墨烯量子点纳米流体具有较高的物理稳定性,石墨烯量子点的加入对基液黏度的影响不大;在水中添加少量的石墨烯量子点就能显著地提高流体对太阳辐射能的吸收率,并且显著提高基液的导热系数;与去离子水相比,水基石墨烯量子点纳米流体能加速铜的腐蚀,抑制碳钢的腐蚀,对不锈钢的腐蚀性与去离子水几乎相同。水基石墨烯量子点纳米流体的特性表明,它有潜力成为一种新的流体换热工质。     

用于先进太阳电池的InAs量子点材料制备与表征

利用MOCVD外延技术生长InAs量子点材料,通过采用Sb作为表面活性剂,调节所选择InAs量子点材料的生长参数,获得了具有不同尺寸、高密度的InAs量子点材料。     

石墨烯量子点GQDs纳米流体导热系数模型

综合考虑布朗运动、纳米液膜层、粒子簇、微尺寸效应等多种因素的影响,建立了石墨烯量子点(graphene quantum dot, GQDs)强化基液导热系数计算模型,使用Hot Disk热常数分析仪测量去离子水质量分数分别为0.002%、0.004%、0.006%、0.008%、0.010%的GQDs纳米流体的热导率进行验证,并且用预测模型对更高温度和更高质量分数GQDs纳米流体的导热系数进行了预测。研究表明：模型预测误差不超过2.5%,准确度较高,可以很好地预测不同质量分数GQDs纳米流体在不同温度下的导热系数;GQDs纳米流体由于布朗运动引起的类似对流换热的作用提升了导热系数;而GQDs的添加比例并非越大越好,添加比例过高反而会产生沉降效果,抑制导热系数的提升。