退火处理对体异质结有机太阳能电池性能的影响

制备了结构为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/LiF/Al的有机太阳能电池,研究退火对电池性能的影响,实验发现:经过60 min 150℃退火处理后,器件开路电压(Vo)c为0.57 V,短路电流密度(Js)c达到6.32 mA.cm-2,填充因子(FF)达到0.55,光电转换效率(ηp)达到2.01%,器件性能明显提高。探讨了退火对电池性能影响的内在原因。     

基于双阳极界面修饰层有机太阳能电池研究

为提高有机太阳能电池的能量转换效率,提出一种基于双阳极界面修饰层的有机太阳能电池优化方案。该方法主要采用四氟乙烯( PTFE: Polytetrafluoroethylene) 和五氧化二钒( V2O5: Vanadiumpentoxide) 作为阳极界面修饰层,制备了器件结构为ITO/PTFE/V2O5 /PCDTBT ∶ PC71 BM/LiF/Al 的有机太阳能电池。测试结果表明,引入PTFE/V2O5双阳极界面修饰层的有机太阳能电池的能量转化效率最高可达6． 52%。相比于V2O5单阳极界面修饰层器件效率提高了11． 5%。测试结果证明双阳极界面修饰层的功函数与PCDTBT 材料的HOMO 能级更加匹配,有利于空穴的传输和提取。同时PTFE/V2O5 改善了氧化铟锡( ITO) 表面形貌,减少界面缺陷,抑制了界面处载流子的复合。     

小分子浴铜灵作为缓冲层的钙钛矿太阳能电池性能研究

以有机小分子浴铜灵(BCP)作为缓冲层,引入钙钛矿太阳能电池的电子传输层与阴极之间,研究其对钙钛矿太阳能电池的能量转换效率及载流子的传输特性的影响。结果表明,相对于无BCP缓冲层的钙钛矿太阳能电池,器件的最高能量转换效率由9.67%提高到13.06%。BCP缓冲层的引入,降低了电荷传递电阻,提高了阴极的电子收集能力,可增强钙钛矿太阳能电池的光伏性能。     

P_3HT/PCBM基有机太阳能电池性能提高的研究

以P3HT作为电子给体材料,PCBM作为电子受体材料,制成不同厚度活性层的本体异质结有机太阳能电池.从I-V特性曲线分析了厚度对电池性能的影响.制备了添加PEDOTPSS和TiO2作为空穴阻挡层的有机电池,通过分析I-V特性曲线和吸收光谱,找到提高电池性能的方法.     

钙钛矿太阳能电池中电子传输层研究进展

近年来钙钛矿太阳能电池发展迅速,电子传输层在传输电子和阻挡空穴等方面起着重要作用,是钙钛矿太阳能电池效率提高的保障.文章从电子传输层的工作机理出发,介绍了目前常见的金属氧化物和有机分子材料作为电子传输材料的相关研究进展,综述了针对电子传输层的离子掺杂、界面修饰、纳米结构调整等方面的研究工作,对电子传输层今后的研究趋势进行展望.     

浴铜灵在提高反式钙钛矿太阳能电池性能的研究

近年来,基于CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)结构的钙钛矿太阳能电池由于其简单的制作工艺和较高的光电转化效率而吸引了大量的研究。在反式钙钛矿电池活性层中使用浴铜灵(BCP)来提高电池光电性能。使用溶液法旋涂BCP有效地把Ag电极的功函从原来的-4.23 e V降低到了-4.12 e V,改善了电子的传输和Ag电极收集电子的效率。从而提高了反式钙钛矿电池的短路电流密度和填充因子。光电转化效率由10.3%提高到12.6%。使用BCP的钙钛矿电池的稳定性也有约10%的提高。结果证明,使用BCP有利于提升反式钙钛矿电池的性能,对实现这类太阳能电池的商业化应用起到推动作用。     

叠层太阳能电池研究进展和发展趋势

叠层太阳能电池结构可以拓宽吸收光谱,最大限度地将光能变成电能,提高了太阳能电池的能量转换效率,这类太阳能电池是目前研究的热点.本文集中介绍了非晶硅叠层太阳能电池、多元化合物叠层太阳能电池和染料敏化叠层太阳能电池的研究现状,对它们的结构、性能指标和效率等做了介绍和评估,指出了各自的优缺点,分析了阻碍叠层太阳能电池进一步发展和应用的制约因素主要有两个:很难找到两种晶格匹配良好的半导体晶体;对环境友好,价格合理,来源丰富的太阳能电池材料很稀少.非晶硅系叠层太阳能电池对材料纯度要求较高,价格贵;化合物太阳能电池虽然转换效率高,但是电池材料对环境造成污染;而染料敏化叠层太阳能电池制作工艺简单,电池材料来源丰富,必将是今后发展的趋势.     

活性层混合溶剂的选择对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

ZnO陷光结构材料的制备及其太阳能电池性能的研究

采用一步低温水溶液法在未制绒的单晶硅材料表面制备ZnO纳米棒阵列陷光结构材料,通过调控生长温度,对纳米棒阵列参数进行调控.利用扫描电子显微镜对不同条件下制备的ZnO纳米棒阵列材料的形貌进行表征,探究生长温度对阵列参数的影响.采用X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外-可见-近红外光谱仪对ZnO纳米棒阵列的晶体结构及光学特性进行分析.结果表明:低温水溶液法制备的ZnO纳米棒阵列结构具有较好的晶体品质、较高的透过率及较好的陷光效果.与2种材料(未制绒的裸硅片、仅有SiN_x减反射层的硅片)的表面相比,陷光结构硅的表面反射率有较大幅度的降低.将该陷光结构材料应用于未制绒且镀有SiN_x减反射层的单晶硅太阳能电池,与裸硅表面材料的太阳能电池相比,该电池的短路电流密度及转换效率分别提高了30.19%和33.87%.该陷光结构材料具有较好的陷光效果,且易于通过调控生长条件对其陷光效果进行优化.     

基于表面等离子体增强的聚合物太阳能电池研究

为有效地提高聚合物电池器件的光吸收和电荷收集,进而提高整体器件效率,采用氧化钼(MoO3)/银纳米粒子(Ag NPs)/氧化钼作为复合阳极缓冲层,制备了反型聚合物太阳能电池,并研究了在缓冲层中加入金属纳米颗粒对器件性能的影响.实验结果表明,在MoO3缓冲层中加入1 nm的Ag时,器件的短路电流密度和光电转换效率都得到了提高,短路电流密度从9.54 mA/cm2增加到12.83 mA/cm2,效率从2.14％提高到3.23％.Ag纳米颗粒的表面等离子体共振作用,有效地提高了器件的光吸收和电荷收集,提高了整体器件效率.     

基于ZnO缓冲层的有机太阳能电池数值分析

氧化锌(ZnO)材料具有良好导电性、光透性和稳定性,在光电器件中具有重要用途.利用AMPS-1D探究ZnO作为缓冲层对有机太阳能电池性能的影响.研究发现:添加ZnO缓冲层的有机太阳能电池开路电压、光电转化效率等性能有显著的提高; 电子-空穴产生率和空穴电流密度随着ZnO薄膜厚度增加而减小,而电荷态密度和电子电流密度随着ZnO薄膜厚度增加而增大.     

CdS／CdTe异质结太阳电池极限效率的计算

讨论了Cds／CdTe异质结的电流电压特性，研究了Cds／CdTe太阳电池在AMl．5太阳光谱辐射下的转换效率，给出了不计所有损失的理想极限情况下，其电池转换效率可达27％。同时讨论了考虑部分材料参数影响的条件下，实际CdS／CdTe太阳电池的转换效率，在所选定的参数下为23％，从近期实际制备的CdS／CdTe太阳电池的进展，以及较为合理的理论推论和分析来看，此效率将有可能达到。     

镍与金背电极的CdTe太阳电池的性能对比

通过对比实验，研究了用Au和Ni作为背电极对CdTe太阳电池性能的影响和机理．用Ni替代Au作为背电极后的CdTe太阳电池短路电流密度有所增加，最大增幅达到40．31％，导致电池的转换效率增加，最大增幅达到30．57％．分析认为，用Ni替代Au作为背电极后能提高短路电流密度的主要原因在于光生电流密度大大增加．用Ni替代Au作为CdTe太阳电池的背电极，可以将电池的转换效率提高至少一个百分点．     

CuInS2／石墨烯混合物的合成及其在太阳能电池中的应用

在不同的溶剂中通过温和的溶剂热法,成功地合成 CuInS2纳米晶体。这些合成好的 CuInS2粉末被 X光衍射表征后,又作为对电极被组装成染料敏化太阳能电池。通过检测可以发现乙二醇是合成 CuInS2过程中最佳的溶液。这主要表现在用乙二醇合成的 CuInS2作为电池对电极时的转化率可以达到5·49％,这个值要比用其他溶液合成的 CuInS2转化率高。然后,将在乙二醇溶剂中合成的 CuInS2粉末与石墨烯的氧化物混合形成 CuInS2纳米晶体／石墨烯纳米复合材料,这种材料可以提高 CuInS2在染料敏化太阳能电池方面的性能。通过透射电子显微镜法,可以证明 CuInS2生长在石墨烯纳米网中。与传统的铂对电极电池（6·90％）相比,这种纳米复合材料具有相对较好的光电转化率（6·28％）。     

铜铟硒与铜铟硫太阳能电池中有序缺陷化合物的性质及对能带偏移的影响

利用第一性原理模拟计算铜铟硒（CIS）太阳能电池CIS吸收层,及CIS中普遍存在的有序缺陷化合物（ordered defect compound,ODC）CuIn₅Se₈的性质.依据CuIn₅Se₈形成的方式,结合对称性越高、能量越低的原则,建立CuInS₂中的ODC-CuIn₅S₈结构,并从态密度角度讨论CuInS2与CuIn₅S₈的差异.分别选用ZnSe和CuI半导体作为CIS和CuInS₂电池的缓冲层,利用第一性原理计算得到价带偏移（valence band offset,VBO）.在ZnSe/CIS界面处,CIS的价带顶（valence band maximum,VBM）比ZnSe高0.52 eV;在CuI/CuInS₂界面处,CuI的价带顶比CuInS₂低0.37 eV,表明CuI非常适合应用于CuInS₂电池缓冲层.ODC中由于Cu的缺失,其d轨道电子和阴离子p轨道电子的p-d排斥力减小,使ODC材料的价带顶相对于自身本征材料有所下降.     

质子交换膜燃料电池的三维数值模拟

对一种质子交换膜燃料电池进行了整个单电池的三维数值模拟.计算中采用单相等温模型,数值求解用整场离散、整场求解的方法,同时采用已知电流通过Butler-Volmer方程修正过电位获得电池电压的方法模拟电化学动力学过程.数值结果与实验值的对比表明,所采用的单电池计算模型在大部分工况下获得的输出电压与实验值偏差均可控制在10%～20%以内.计算并分析了单电池局部电流密度分布,同时将单电池模型与典型单元模型的计算结果进行了对比,发现两者在电流密度、质量组分的分布上均存在明显的差异,其原因主要在于典型单元边界条件设置所致.该工作将有助于对质子交换膜燃料电池的流动、传质与电化学过程进行进一步的数值研究.     

四苯卟啉及其金属配合物对Fe~(3+)离子在水/硝基苯界面迁移的推动作用

关于四苯卟啉(H_2TPP)及其第一过渡金属配合物(MTPP,M=Mn,FeCl,Co,Ni,Cu,Zn)对H~+通过W/NB界面所产生的推动作用前文已作报道。本文研究上述两者对Fe~(3+)在W/NB界面迁移的影响,并根据实验事实提出可能的微观机理。 实验仪器、电化学测试方法及主要试剂的制备、纯化参照前文。主要结果如下。H_2TPP对Fe~(3+)在W/NB界面迁移的影响     

富勒烯(C60/C70)-丙烯酸(酯)共聚物的合成及成膜性能研究

交纳米C60／C70与丙烯酸（酯）单体在引发剂作用共聚，合成得到C60／C70－丙烯酸（酯）共聚物，对该共聚物的结构进行了红外光谱分析，证实了C60／C70通过自由基聚合进入了聚合物碳链骨架，通过其成膜性能测试。C60／C70改性不仅使共聚物的成膜度有较大提高，同时也使其漆膜的柔韧性有相应的改进。