【摘 要】
:
随着中国当代社会经济的不断飞速发展,人类在生产生活方面对能源的要求也日渐提高。但是,由于传统化石燃料在地壳中储备有限,属于难以再生的能源,且燃烧后产生的产物会污染环境,因此人们一直在寻找能够替代传统化石燃料的绿色能源。随着研究的开展,研究人员发现取之不尽、用之不竭的太阳能可作为清洁能源时代的重要能源。其中,钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其可低温制备,有望实现大规模生产的溶液制造工艺,材料成本低以及
论文部分内容阅读
随着中国当代社会经济的不断飞速发展,人类在生产生活方面对能源的要求也日渐提高。但是,由于传统化石燃料在地壳中储备有限,属于难以再生的能源,且燃烧后产生的产物会污染环境,因此人们一直在寻找能够替代传统化石燃料的绿色能源。随着研究的开展,研究人员发现取之不尽、用之不竭的太阳能可作为清洁能源时代的重要能源。其中,钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其可低温制备,有望实现大规模生产的溶液制造工艺,材料成本低以及可在柔性基底上进行卷对卷制造等优点,成为第三代太阳能电池的热门研究对象。但是,它仍然存在着一些问题,诸如器件的稳定性较差以及载流子的界面复合高等。因此,本文以n-i-p型有机-无机杂化PSCs为研究对象,分析电子传输层(ETL),ETL/钙钛矿层间的界面以及钙钛矿层对器件光伏性能的影响,主要围绕在缺陷钝化,表面化学相互作用,改善能级匹配程度等方面来提高器件的光伏性能,其主要的研究内容分为以下三部分:(1)实验使用氧化锡(SnO2)作为ETL,引入含有多基团的有机分子3-(甲脒基硫代)-1-丙磺酸(FTPS)作为SnO2的添加剂制备得到高效的平面PSCs。FTPS的引入减少SnO2ETL的氧空位缺陷,并在其更有利于钙钛矿晶粒的生长。FTPS的改性提高SnO2的导电性和电子提取能力,减少SnO2/钙钛矿界面处的陷阱态密度和载流子非辐射复合。最后基于原始SnO2ETL的PSCs获得20.49%的功率转换效率(PCE),而基于SnO2+FTPS(0.3 mg·m L-1)ETL的最优器件实现22.52%的效率,迟滞效应明显被抑制,并且拥有优异的稳定性。(2)碱金属氟化物作为添加剂被引入SnO2ETL中。F-离子与Sn4+离子形成配位键,提高电子迁移率;且F离子与甲脒基(FA+)之间的氢键相互作用有效抑制了有机阳离子的扩散,使钙钛矿薄膜更加稳定。同时,钙钛矿层中渗透的碱金属离子(K+、Rb+和Cs+)有效抑制了有机阳离子空位的形成,提高了钙钛矿薄膜的晶体质量。因此,基于SnO2的平面PSCs获得20.24%的PCE,而由Cs F改性的PSCs实现22.51%的PCE,同时有效增强稳定性。(3)吲哚和5-氯吲哚被涂覆于SnO2ETL的上表面,使其与SnO2ETL及钙钛矿层界面分别形成化学相互作用,能够提高器件的光电性能。研究结果表明,协同钝化修饰分子5-氯吲哚不仅能与钙钛矿层中的碘原子形成氢键,而且其中所含的Cl原子还可以钝化配位不足的Pb2+和Sn4+离子,优化两层之间的界面接触。因此,与以吲哚为界面改性层的器件(PCE为21.76%)相比,5-氯吲哚改性的SnO2基器件实现22.47%的效率。同时,能够有效提高稳定性,减少滞后效应。
其他文献
碳纳米管(CNTs)由于独特的结构、极高的机械强度和优异的导电性等性能引起了广泛的关注。然而,CNTs间存在着极强的范德华力使其极易团聚,对CNT进行功能化处理是改善其分散性的有效方法。具有较大刚性基团的表面活性剂对CNTs具有较好的分散性能,而天然资源松香具有三环二萜刚性骨架、双键和羧基,具有较大的刚性基团且易于被改性,是制备绿色分散剂的重要原料。本论文以松香为原料合成了两种羧酸盐表面活性剂,将
随着5G时代的到来,大数据、人工智能等技术的快速发展,电子设备的功率密度逐渐提高,人们迫切需要高导热绝缘的聚合物复合材料辅助电子设备散热,以确保设备的高效性、可靠性、安全性、耐用性和稳定性。本论文以环氧树脂作为基体材料,改性后的石墨烯与六方氮化硼作为导热填料,利用改性石墨烯优异的导热、导电性提高环氧树脂的导热系数,增强其热稳定性和动态力学性能;利用改性石墨烯与六方氮化硼的协同作用在增强复合材料导热
甲醛(CHOH)作为主要的室内污染物之一,对人体健康造成严重危害。光催化氧化技术可以在室温条件下将有毒有害的甲醛转化为CO2和H2O,被认为是最有应用潜力的甲醛去除技术。光催化剂二氧化钛(TiO2)因其紫外光响应高、化学稳定性好和生产成本低的优点已被商业化应用,然而TiO2光生电子-空穴对的易复合的缺陷降低其光催化降解甲醛效率。石墨相氮化碳(g-C3N4)具有制备成本低、化学稳定性好、可见光相应高
乳腺癌作为女性常见的恶性肿瘤,对人类的生命健康造成严重威胁,而传统的乳腺癌治疗方法由于具有不同程度的副作用,严重制约着乳腺癌患者的预后康复效果。电化疗是通过对肿瘤组织部位施加电脉冲,瞬时增加癌变细胞的通透性,使得通常情况下无法进入细胞内部的药物瞬时进入肿瘤细胞内,以达到精准治疗目的。目前大部分的电化疗实验是基于动物实验和细胞水平的研究。动物实验通常选择以动物个体作为研究对象,由于实验成本高、周期长
化学氧化法在处理污染物上具有可处理污染物类型广,降解效率高、速度快等特点。其中,催化剂可进一步提高反应效率,是化学氧化技术的核心。三维(3D)打印技术在制造具有定制形状和高精度的催化剂方面受到了广泛的关注,特别是在促进催化剂回收、最大化传热/质以及提高催化性能方面。本论文基于3D打印技术,将催化剂固定在搅拌桨上形成整体式催化桨用于降解污染物。主要内容如下:(1)以生物菌体为载体合成金纳米颗粒复合材
甲醛(HCHO)作为主要的室内污染物之一,严重威胁着人体健康。如何有效去除室内低浓度HCHO成为研究者们广泛关注的课题。在众多HCHO去除技术中,室温催化氧化法因无需热源、光源的加入,被认为是一种极具潜力的HCHO净化技术。其中,铂/二氧化钛(Pt/TiO2)催化剂因能在室温下将HCHO完全氧化为无害的二氧化碳(CO2)和水(H2O)而备受研究者青睐。然而,Pt纳米粒子因其较大的表面能极易在反应过
近年来,随着燃煤电力行业超低排放的逐步完成,氮氧化物(NOx)减排的主战场已从电力行业转向非电行业(诸如:钢铁、水泥、玻璃等)。然而,由于大部分非电行业适合选择性催化还原脱硝(SCR)的烟温较低(<300℃),目前商用钒基催化剂(V2O5-WO3(Mo O3)/TiO2)在中低温(200-300℃)存在催化活性较差以及抗SO2中毒能力弱等问题。进一步地,硫酸氢氨(NH4HSO4,ABS)在催化剂表
稳定性一直是钙钛矿太阳能电池(PSCs)商业化过程中的一大挑战。全无机钙钛矿半导体材料拥有良好的热稳定性,被认为是解决这一挑战的最佳选择,近年来在领域内颇受关注。然而,钙钛矿薄膜含有高密度的缺陷,这类缺陷为电荷的非辐射复合和离子迁移提供了通道,严重威胁着PSCs的稳定性。不同的缺陷存在相应的钝化机制,通过多功能分子的引入,可以同时实现多种钝化策略,提升能量转换效率(PCE)。另外,选用碳电极代替贵
随着人类生活质量的不断提高,对于环境质量监测、人体疾病诊断等领域愈加重视。现场即时检测(Point-of-Care Testing,POCT)作为所属领域的前沿技术,近二十年来得以快速发展。微流控芯片(microfluidic chip)的引入为POCT领域带来了重大的突破,它不仅有操作简易、成本低廉、易微型化和便携化等优势,且可在任意环境下进行快速有效的分析诊断,这对于分析设备简易化、家用化的转
癌症是导致人类死亡的重要病因之一,手术后结合化疗仍是目前癌症治疗的主要策略,但治疗过程对个体原发性癌症遗传相关信息的了解甚少,且对肿瘤发生、发展具体过程研究仍不深入,可能造成推荐的药物治疗方案效果不佳。因此,构建能够有效反映肿瘤性质的体外模型,并为肿瘤临床治疗提供治疗方案具有重要的研究意义。保留器官表型细胞基质(Extracellular matrix,ECM)微环境对于体外模拟肿瘤微环境十分重要