基于ZnO纳米片多级结构的柔性染料敏化太阳能电池的制备

采用水热合成法制备基于钛箔的ZnO纳米片薄膜, 采用化学浴沉积法在ZnO纳米片薄膜表面原位沉积ZnO纳米粒和微球, 制备了ZnO纳米片/纳米粒/微球复合结构薄膜, 并将膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。研究了钛箔预处理方式、化学浴沉积工艺对ZnO薄膜和电池性能的影响。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对钛箔和ZnO薄膜的物相组成和形貌进行表征, 采用太阳光模拟器和数字源表测试了电池的J-V光电性能曲线, 通过电化学阻抗谱分析了电池内部电子传输情况。研究结果表明: 当钛箔基底采用酸抛光处理, 将所得ZnO纳米片膜用已经预热24 h的0.15 mol/L二水乙酸锌甲醇溶液改性5 h, 所得电池光电性能最好, 其短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化率分别为11.26 mA/cm², 0.67 V, 0.60和4.51%。     

SnO2退火温度对钙钛矿太阳能电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的关键部分, 起到阻挡空穴、传输电子和减少电子空穴复合的作用。本研究采用低温溶液法制备SnO₂薄膜作为钙钛矿电池的电子传输层, 研究SnO₂的退火温度对电子传输层微观形貌、物理性能以及钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明: 当退火温度为60、90、120和240 ℃时, SnO₂薄膜表面存在较多的孔隙; 而退火温度为150、180和210 ℃时, 薄膜表面孔隙较少。在实验温度下, 制备的SnO₂薄膜为四方相, FTO玻璃上涂覆SnO₂薄膜后其透过率要优于空白FTO玻璃的透过率。当SnO₂退火温度为180 ℃时, 薄膜的电子迁移率最高, 钙钛矿电池具有最佳的传输电阻和复合电阻, 所得电池的性能最优, 其光电转换效率为17.28%, 开路电压为1.09 V, 短路电流为20.91 mA/cm², 填充因子为75.91%。     

杂化钙钛矿材料在太阳电池中的应用与发展

杂化钙钛矿是近年来发展非常迅速的一类新型光电材料。自从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳电池, 经过五年的发展, 有机铅卤化物钙钛矿太阳电池光电转换效率从最初的3.1%跃升到19.3%。本文介绍了有机铅卤化物钙钛矿的结构及其在有机/无机杂化钙钛矿太阳电池中的应用, 并从有机铅卤化物钙钛矿太阳电池的发展历程、器件结构、制备方法等方面做了总结。最后简要讨论了钙钛矿太阳电池的长期稳定性、环境问题, 并就未来发展趋势进行展望。     

杂化钙钛矿(HOC2H4NH3)2CuCl4的制备与表征

采用低温溶液法合成了新型层状有序的含有羟基的有机/无机杂化钙钛矿材料(HOC₂H₄NH₃)₂CuCl₄, 采用元素分析、红外光谱、紫外-可见光吸收光谱、X射线衍射和X射线吸收精细结构等手段对其结构与性能进行了表征。结果表明:该材料通过无机框架诱导有机组分有序排列, 形成了规则的层状结构, 有序性高。该杂化钙钛矿材料的分解温度为212℃, 电阻率为2.86×10⁶ Ω·cm, 比不含羟基杂化钙钛矿的电阻率低两个数量级。紫外-可见光吸收光谱显示285 nm左右有一归因于电子从Cl(3p)价带顶跃迁到Cu(4s)导带底而产生的吸收峰。X射线吸收精细结构谱图表明: 二维层状杂化钙钛矿晶体中的Cu²⁺与6个Cl^-形成八面体配位, Cu-Cl键长为0.191 nm, 层间距为1.099 nm。     

无机化学课程教学改革探讨

从无机化学课程的特点出发,提出无机化学教学中存在的一些问题,分析和讨论该课程在教学内容、教学方法、考核评价模式等方面改革的必要性,阐述了改革的具体实践做法及其产生的效果。旨在激发学生学习的兴趣,调动学生的自主学习的积极性,培养和提高学生独立思考、理论分析和实践动手能力,增强学生的科学素质和创新意识,提高无机化学课程的教学质量。     

核桃壳粉为碳源制备C@ZrSiO4黑色色料

以核桃壳粉、八水氧氯化锆(ZrOCl₂·8 H₂O)和正硅酸乙酯(TEOS)等为原料,采用溶胶-沉淀法制备了硅酸锆包裹炭黑(C@ZrSiO₄)黑色色料。通过TG-DSC、FT-IR、XRD、SEM、TEM等对试样的热效应、化学结构、物相组成和微观结构进行了表征,研究了不同热处理温度、核桃壳粉/硅酸锆质量比(理论合成,下同)等对色料组成和色度的影响规律。结果表明,当热处理温度为1 100℃、核桃壳粉/硅酸锆质量比为1∶3时,合成的C@ZrSiO₄色料发色性能最佳,L^*=31.3、a^*=+1.4和b^*=+1.3;在透明釉中外加5%(质量分数)C@ZrSiO₄色料,经1 200℃烧成所制备的黑釉具有较好的呈色效果,其色度值L^*=41.2、a^*=+1.2和b^*=+1.7。     

低温分相法制备高比表面积微/介孔SiOC陶瓷

以含氢聚硅氧烷(PHMS)、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D₄ ^vi)和铂络合物为原料, 采用热交联合成交联体, 通过水蒸汽辅助热解促进前驱体低温分相及后续HF对SiOC陶瓷侵蚀基础上, 获得高比表面积微/介孔SiOC陶瓷。采用XRD、FT-IR、SEM和BET等测试技术对试样的物相组成、化学键、微观结构、比表面积和孔径分布等进行了表征。实验结果表明, 水蒸气能够促进前驱体低温分相, 使SiOC陶瓷中生成Si-O-Si键、SiO₂纳米畴和SiO₂纳米晶, 这些可以作为造孔剂而被HF侵蚀, 从而提高了SiOC陶瓷的比表面积。在热解温度1300℃条件下, 微/介孔SiOC陶瓷具有最大比表面积1845.5 m²/g, 孔径分布2.0~10 nm。     

反应晶种法制备Cu-EBTC金属有机框架膜

以多孔Cu O片为支撑体,采用原位生长法和反应晶种法制备Cu-EBTC金属有机框架膜,并利用粉末X射线衍射仪(PXRD)和扫描电子显微镜(SEM))对膜的物相组成和形貌进行表征。实验结果表明:采用原位生长法不能制得连续致密的Cu-EBTC膜,而采用反应晶种法可以成功制得连续致密的Cu-EBTC膜,这是由于在反应中晶种层可以提供大量的晶核。制备得到的Cu-EBTC金属有机框架膜膜厚约为18μm。     

水系锌碘电池穿梭效应的改进策略研究进展

水系锌碘电池因其高理论比容量、高能量密度、优异的倍率性能、丰富且低廉的原料和高安全性等特点，而被认为是未来电能存储领域最具前景的候选储能器件之一。然而，多碘离子的穿梭效应严重影响其自放电性能、Coulombic效率和循环寿命，进而限制了其大规模应用。首先介绍了水系锌碘电池的结构、储能机理及其穿梭效应产生的原因，随后从正极、电解液和隔膜3个方面详细综述了水系锌碘电池穿梭效应的抑制策略，最后总结了当前水系锌碘电池存在的问题并提出了展望，以期为加快推进水系锌碘电池产业化提供借鉴。