Zn/ZnO纳米线电极的制备及其在柔性杂化太阳电池中的应用

低温下,采用水热法,在金属Zn片上制备了Zn/ZnO纳米线电极。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析结果表明,该ZnO为垂直于基底生长的纳米线结构,并由X射线衍射(XRD)分析得到进一步确认;在该Zn/ZnO电极上旋涂聚3-已基噻吩(P3HT)得到Zn/ZnO/P3HT杂化电极,紫外可见吸收光谱(UV-vis)表明P3HT的存在拓宽了电极的光响应范围;对Zn/P3HT和Zn/ZnO/P3HT电极进行荧光光谱(PL)测试,发现ZnO/P3HT杂化膜的荧光发射强度降低,说明光生激子在复合前即在ZnO/P3HT异质结界面处发生分离。在此基础上,制作了结构为Zn/ZnO/P3HT/PEDOT:PSS/ITO的柔性杂化太阳电池,于模拟太阳光(100mW/cm2)照射下测试该电池的光电性能:电池的开路电压Voc为334mV,短路电流密度Jsc为1.72mA/cm2,填充因子FF为0.39,光电转换效率η为0.22%。     

有机/无机杂化太阳电池的研究述评

有机/无机杂化太阳电池综合了半导性聚合物和无机半导体纳米材料的优点,理论效率高,成为人们研究的热点。介绍了有机/无机杂化太阳电池研究背景、结构及工作机理,从半导性聚合物给体材料、无机半导体受体材料及相界面修饰材料的角度对杂化太阳电池的发展进行了讨论,展望了有机/无机杂化太阳电池的未来发展趋势。     

基于ZnO材料的有机-无机杂化太阳电池的光伏性能优化

有机-无机杂化太阳电池是一种由提供电子的有机聚合物和接受电子的无机半导体构成的新型电池,常用的无机半导体材料有纳米氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO₂）、硫化镉（CdS）等。杂化太阳电池在研究过程中存在一些问题,如电池中电子传输效率差、太阳能利用率低、无机半导体和有机聚合物之间化学不兼容以及由此导致的光电转换效率低等。围绕这些问题,针对以ZnO半导体材料为电子受体的太阳电池,从电子受体材料形貌、电子给体材料种类以及添加不同修饰层等方面论述了电池光伏性能的优化方法,对该电池的未来发展趋势进行了展望。电池性能的优化,为低成本、高效率应用该类杂化太阳电池带来了希望。     

基于氢化及O修饰对Gr/BN异质结性质的调控

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了氢化及层间O修饰对石墨烯/BN(Gr/BN)异质结结构稳定性和电子性质的影响.建立了上下表面氢化及层间存在O修饰的石墨烯/氮化硼异质结结构模型,计算了氢化及层间O修饰的异质结的能带结构、态密度及荷转移.研究发现,Gr/BN异质结的性质与石墨烯类似,带隙非常小,无法应用于电子器件...     

缓冲层对p-a-Si/n-c-Si异质结太阳电池影响的计算分析

采用AFORS-HET和MATLAB从理论上研究了缓冲层对HIT电池性能的影响机理.首先对P层进行优化,发现高掺杂、薄厚度的P层有利于电池效率的提升.缓冲层主要的影响有两方面,一是界面态密度,二是与晶体硅形成能带失配.模拟发现,界面态增大导致复合中心密度上升,开路电压下降;能带失配的增大可以降低界面处少子浓度,起到场钝化效果,提高开路电压.短路电流和填充因子受到界面处的影响较小,与P层的工艺条件有比较大的关系.     

界面修饰对MEH-PPV/定向生长ZnO纳米棒光吸收性能以及光伏性能的影响

将不同含量有机分子4-tert-butyl pyridine(tBP)作为添加剂来改善聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)与定向生长ZnO纳米棒之间的界面以提高电池的性能.通过红外光谱、原子力显微镜等表征方法发现tBP的加入并没有改变MEH-PPV的共轭度,而是增加了聚合物的溶解性.制备的电池短路电流和转换效率都得到提高,最优化电池为1毫升活性层中加入4毫克tBP,性能比没有加入的提高了约50%,在1.5AM下达到0.51%.     

硅氧烷成分对PI/SiO_2纳米杂化材料性能的影响

介绍了利用溶胶 凝胶方法 ,采用不同的聚酰胺酸 (PAA)与已水解的正硅酸乙酯 (TEOS)混合 ,制备了一系列性能不同的聚酰亚胺 /二氧化硅纳米杂化材料 ,通过热失重分析、DSC分析 ,研究了二氧化硅的加入对聚合物耐热性能的影响     

前界面缺陷对钙钛矿太阳电池性能的影响模拟

通过对光伏器件的模拟分析可以进一步提高对器件的认识深度,在实际工艺中利于优化器件制备条件,为高效钙钛矿太阳电池提供新思路.借助SCAPS模拟软件研究钙钛矿电池中钙钛矿吸收层、CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面、TCO/TiO_2界面中缺陷态密度对电池性能的影响,模拟表明CH_3NH_3P I_(3-x)Cl_x中缺陷态密度和缺陷能级位置对器件效率的影响非常大,当缺陷态密度小于10~(16)cm~(-3)时,器件光电转换效率都能保持较高数值,达到16%以上.CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面层中CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x缺陷态密度对器件的FF影响较大,当缺陷态密度小于10~(17)cm~(-3)时器件填充因子都能保持较高的数值,达到78%以上.TiO_2缺陷态密度降低和掺杂浓度提高对器件填充因子和开路电压都有利.TCO/TiO_2界面层中适当增大窗口层掺杂浓度和带隙可以有效改善器件的光伏性能.     

微晶硅/晶体硅HIT结构异质结太阳电池的模拟计算与分析

运用AFORS-HET程序模拟分析μc-Si(p)/μc-Si(i)/c-si(n)HIT结构异质结太阳电池的光伏特性,并研究发射层厚度、本征层厚度、本征层能隙宽度、界面态密度以及能带失配等参数对太阳能电池光伏特性的影响,计算结果表明:插入5nm较薄微晶硅本征层,电池的转换效率最佳;随着微晶硅本征层厚度增加,电池性能降低,电池的界面缺陷态显著影响电池的开路电压和填充因子,对能带补偿情况进行模拟分析,结果显示,随着价带补偿(△Ev)的增大,由界面态所带来的电池性能的降低逐渐被消除,当△Ev=0.25 eV时,界面态带来的影响几乎完全消除,通过优化各参数,获得微晶硅/晶体硅HlT结构异质结太阳能电池的最佳转换效率为19.86%.     

纳米材料对伪装涂料表界面性能影响研究

通过改变不同纳米材料的添加量来研究其对伪装涂料表界面性能的影响。本实验选用了纳米CaCO3、SiO2、TiO2、ZnO四种材料分别添加到水性伪装涂料中制备成纳米伪装涂料,利用OCA15+视频光学接触角测量仪,对涂料的表面张力和接触角(钢板和混凝土)进行了测试。结果表明,纳米材料的浓度和涂料表面张力的关系基本符合希士科夫斯基公式的函数关系,但仅适用于纳米材料在低浓度时;纳米SiO2对于改善伪装涂料的表界面性能效果最好。通过添加纳米材料来降低传统伪装涂料的表面张力是保持伪装效果、提高其耐久性和延长使用寿命的有效手段。     

太阳能光伏/光热复合集热器能量转换性能的数值模拟

建立太阳能光伏/光热(PV/T)复合集热器的光电与光热耦合能量转换的数值模型,利用TRNSYS软件模拟PV/T集热器的光电、光热转换性能,分析结构参数和运行参数对PV/T集热器的能量转换性能的影响.计算结果表明:减小集热板排管的管间距与管径的比值有利于提高光热与光电转换性能;冷却流体的入口温度对PV/T集热器的性能影响显著,较低的入口流体温度有利于保持更高的光热和光电转换效率.增加冷却流体的入口质量通量可提高光热和光电效率;当入口质量通量增加至6.9 g/(s·m2)时,PV/T集热器的热、电效率分别为66.2％和10.8％,进一步增加入口质量通量对提高光热、光电效率的作用不大.     

In1-xGaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n-In1-xGaxN/p-Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c-Si同质结薄膜电池的性能作了比较。研究表明:在AM1.5的光照条件下,n-IGN/p-Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

电子束辐照纳米TiO2多孔薄膜及在太阳电池中的应用

用电子束辐照了纳米TiO2多孔薄膜,并将其应用于染料敏化太阳电池,结果表明,电子束辐照可以提高太阳电池的短路电流,而开路电压基本不变.运用XRD分析了电子束辐照前后纳米TiO2多孔薄膜的晶型和晶粒度,发现电子束辐照不会造成纳米TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,其晶粒度随电子束辐照注量的增加,存在着先增大、再减小,然后再增大的趋势.运用XPS分析了电子束辐照前后纳米TiO2多孔薄膜中Ti、O的化学状态,说明电子束辐照主要是使纳米TiO2多孔薄膜中氧充足状态的O1s逐渐减少,而不是通过Ti3+来改善太阳电池的性能.     

太阳能辅助地源热泵联合供暖系统模拟研究

为了改善寒冷季节建筑物供暖能耗偏高的问题,利用太阳能光伏光热系统辅助地源热泵（PV/T-GSHP）进行联合供暖。以北京市某民用节能建筑为研究对象,利用瞬时系统模拟程序TRNSYS对PV/T-GSHP系统在供暖季（2018−11—2019−03）的应用进行了模拟分析。针对当地气象参数和系统设备性能指标,建立了4种不同的温...     

ZnO/SnO_2核壳结构染料敏化太阳能电池性能研究

文章采用水热/溶剂热法分别合成一维ZnO纳米线阵列及均匀SnO2纳米颗粒,再通过旋涂法合成了ZnO纳米线/SnO2纳米颗粒核壳复合纳米结构。在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中,与单一结构的ZnO纳米阵列或SnO2纳米颗粒光阳极相比,所合成的新型复合纳米结构的光阳极能有效地提高光电性能,短路电流、开路电压及转化效率分别为2.93mA/cm2、0.64V、0.74%。入射光光电转换效率(IPCE)、强度调制光电流谱(IMPS)及强度调制光电压谱(IMVS)的测试结果表明:SnO2纳米颗粒包裹层能增加比表面积,有利于染料的吸附;能有效地抑制ZnO与电解液界面的电子复合,提高了电子寿命。     

1MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池变温光致发光研究

对1 MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池在30~290K温度范围进行了变温光致发光光谱测量,分析了辐照电池样品的发光峰位、发光强度随温度的变化.并用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合,得出了辐照太阳电池的非辐射复合中心分别为H2(EV+0.41eV)和H3(EV+0.71eV).     

Improving the efficiency of organic photovoltaic cells by introducing an ultrathin modification layer with a strong dipole moment

A method to improve the efficiency of organic photovoltaic cells through inclusion of an ultrathin modification layer of Al2O3 or LiF sandwiched between poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrene sulfonic acid(PEDOT:PSS) and indium tin oxide layers is developed.Because of the strong dipole moments of LiF and Al2O3,either can enhance the built-in electric field,which increases the probability of the carriers reaching the corresponding electrode.In addition,the low work function of PEDOT:PSS can decrease the energy barrier for carrier transmission.A 21.7% improvement in the power conversion efficiency of experimental devices was achieved,mainly because the short circuit current was enhanced by almost 30%.