【摘 要】
:
由于具有高载流子迁移率、能级可调控、载流子扩散长度长以及易溶液加工等优势,基于有机-无机卤化物钙钛矿材料的太阳能电池(PSCs)成为近年来薄膜光伏领域的研究热点。目前为止,高效率的PSCs几乎都是采用低温溶液加工方法制得,在溶液法沉积过程中,不可避免地会在钙钛矿中产生大量的结构缺陷。这些缺陷的存在会造成严重的非辐射复合和离子迁移,严重影响PSCs的性能。同时,水分、氧气、光照、高温等外部因素则能够
论文部分内容阅读
由于具有高载流子迁移率、能级可调控、载流子扩散长度长以及易溶液加工等优势,基于有机-无机卤化物钙钛矿材料的太阳能电池(PSCs)成为近年来薄膜光伏领域的研究热点。目前为止,高效率的PSCs几乎都是采用低温溶液加工方法制得,在溶液法沉积过程中,不可避免地会在钙钛矿中产生大量的结构缺陷。这些缺陷的存在会造成严重的非辐射复合和离子迁移,严重影响PSCs的性能。同时,水分、氧气、光照、高温等外部因素则能够通过薄膜缺陷侵蚀钙钛矿内部结构,加速钙钛矿的衰减,进而影响PSCs的长期稳定性。缺陷钝化是修复钙钛矿结构缺陷、提升PSCs性能和稳定性的一种简单高效的方法,但是传统的钝化方法仅通过一步钝化过程来修复缺陷,钝化效率较低,难以激发出PSCs的全部潜力。因此本文开发出了一种新型的钝化方法——二次钝化策略,即钝化组分在完成初级钝化过程后还能够在一定的环境因素下实现二次钝化,进一步修复钙钛矿结构缺陷,构筑更加高效稳定的PSCs。具体的研究内容如下:(1)基于偶氮分子的温控二次钝化策略构筑高性能PSCs通过引入一系列的偶氮分子开发温控二次钝化策略,并制备高效稳定的PSCs。偶氮分子的分子结构中含有羰基、氰基等基团,能够与钙钛矿表面发生相互作用,完成初级钝化过程;紧接着利用偶氮分子热分解特性,在后续的退火处理中发生分解反应并通过晶界(GBs)扩散至钙钛矿内部来钝化钙钛矿体相缺陷,实现二次钝化。两次钝化过程共同构筑的二次钝化策略最终获得了功率转换效率(PCE)高达19.69%的器件效率,远高于标准器件(16.92%),此外,由于钙钛矿薄膜质量的提高,PSCs的热稳定性和放置稳定性也得到了明显的提升。在N2氛围中加热800小时后,偶氮分子钝化后的PSCs可以保持其初始PCE的50%以上,对照器件仅剩余不到初始PCE的20%;同时,AIBME钝化后的PSCs在放置3000小时后仅有10%的PCE损失。(2)基于光敏性分子的光控二次钝化策略构筑高性能PSCs基于一系列光敏剂分子开发光控二次缺陷钝化策略,初级钝化过程为光敏剂分子上的羰基有效钝化钙钛矿表面缺陷,在紫外光处理之后,光敏剂分子发生分解并扩散至薄膜内部,实现对钙钛矿体相缺陷的二次钝化。经过一系列光敏剂分子钝化处理后,钙钛矿薄膜的结晶性明显增强,PL发射强度大幅提升,TRPL衰减寿命从标准钙钛矿薄膜的93.23 ns提高到220.56 ns(HDE)、158.98 ns(BIE)和247.33 ns(DPE)。因此,器件的最佳PCE达到了19.64%。同时,随着光敏剂在光照下的持续分解扩散,PSCs的光照稳定性也得到了明显提升。在AM1.5G模拟太阳光照下,光敏剂钝化后器件在900 h后仍然保持60%以上的PCE,而标准器件仅剩余20%的PCE。(3)基于丙烯酰胺自聚的二次钝化策略构筑高性能PSCs通过引入具有自聚合特性的丙烯酰胺(AM)实现了二次缺陷钝化策略在PSCs中的应用。通过将AM沉积在钙钛矿薄膜表面,使得AM中的胺基、羰基等与缺陷位点形成配位键,完成初级钝化过程;由于AM在熔点温度(82~86℃)下容易发生自聚合,因此在后续达到100℃的退火处理中,可以实现AM单体在钙钛矿表面的聚合,完成二次钝化过程。经过AM钝化处理后,钙钛矿薄膜表面孔隙减少,结晶性明显提升。同时,钙钛矿薄膜的PL发射强度明显提升,TRPL衰减寿命从52.89 ns提高到78.83 ns。因此,器件的最佳PCE从17.23%大幅提高到19.12%。
其他文献
基于有机场效应晶体管(OFETs)结构的光电集成器件在最近十年里发展迅速,包括有机发光晶体管(OLETs)、有机光敏晶体管(OPTs)等。与此同时,人们也在探究新型OFETs结构的有机光电集成器件。而将场效应与光放大功能结合有望实现万物互联、有机激光电视等多功能化应用产品。与其他有机光电集成器件制备一样,实现OFETs结构的光放大器件存在着诸多科学技术难题。其中,如何同时兼顾优异的电性能与光性能是
近年来,X射线激发发光的有机闪烁体材料由于资源供应丰富、机械柔性高、易于加工和大面积制造,在辐射检测、安全检查、生物医学成像和光动力学治疗方面的巨大潜力引起了人们的关注。但目前所报道的大多数有机闪烁体是荧光分子,在X射线照射下,电子-空穴复合后只有25%的激子可用于辐射发光,根据自旋量子统计理论,由于纯有机分子中三重态激子的暗态特性,大多数三重态激子(~75%)被浪费了,这也大大地影响了有机闪烁体
近年来,研究人员对三维(3D)钙钛矿展开了深入的研究,基于3D钙钛矿太阳能电池(PSC)的光电转化效率(PCE)已经突破了25%大关。但是,3D钙钛矿的本征不稳定性极大的限制了PSC进一步的产业化应用。研究表明将大体积的有机胺阳离子作为间隔层引入到3D钙钛矿结构中延伸出来的二维(2D)的钙钛矿具有优异的稳定性,展现出其作为PSC活性层的独特优势。但引入的有机胺的绝缘特性会对载流子的传输产生阻碍作用
面向人民生命健康是“四个面向”的重要纲领,因此国家非常注重“健康中国”的战略决策,主动健康监测成为该决策的核心之一。柔性传感器可将各种生命体征信号(体温、血压、心率、呼吸频率、心电、肌电、脑电等生物电信号)转换为可用的电信号对人体健康参数进行实时监测。水凝胶因具有良好的机械性、生物相容性和高导电性等优点已经成为一种代表性的柔性传感器。但是,传统的水凝胶在常温环境下易失水,并在零度下由于结冰而失去原
随着可穿戴器件、医用可植入器件、电子皮肤以及智能电子织物等概念的不断提出,柔性电子设备成为科学界和商业界的宠儿,因为它极有可能引发人类生活方式的又一次革命,因此开发高性能柔性导电薄膜(Flexible Conductive Films,FCFs)已发展成为柔性电子时代每一位研究人员的使命。FCFs具有良好的导电性、柔韧性、适应性和结构稳定性等优点,在储存能量和电磁干扰(Electromagneti
热活化延迟荧光(TADF)材料因不含贵重金属、高效的激子利用率和多样化的分子结构设计途径,在有机发光二极管(OLED)、生物成像等领域受到了广泛关注和研究。然而,基于给-受体(D-A)结构设计原则的TADF材料,存在聚集猝灭、色纯度低等缺点,限制了TADF材料的进一步发展和应用。本论文利用硼原子的缺电子、路易斯酸性等特性来设计并构建具备特殊光电性质的含硼有机功能材料,有效地调控了TADF材料的发光
第三次科技革命带来了颠覆性的技术变革,促进了世界的进步和发展。如今,数字信息和物联网技术飞速发展,为了应对时代发展,企业数字化转型迫在眉睫。这与人们的生活密切相关,因此,其发展及相关科技文本的翻译也受到了广泛关注。作为物联网行业内的重要文件,英语材料文本《数字转型与物联网》存在汉译的经济价值和学术价值。本文是一篇基于《数字转型与物联网》(节选)的翻译实践报告,源文本由物联网技术开发与应用中心物联网
噪声在线性系统中总是有害的,需要被滤除。然而在非线性系统中,噪声有时有助于增强系统的输出并优化系统的性能,这种现象称作随机共振。本文基于随机共振理论框架,研究了二分类运动想象任务中噪声对脑电信号分类识别的影响,并讨论随机共振现象的存在性。本文的研究主旨是运动想象脑电信号中的噪声效益,通过在脑电信号预处理阶段噪声的加入和分类识别阶段算法的改进,从而提高信号分类准确率。本文主要的研究内容如下:(1)在
随着5G通信、物联网、人工智能等信息技术的迅速发展,人们的生活逐步迈入“万物互联”的新时代。柔性可穿戴传感器作为人们感知信息的主要来源和与环境进行交互的重要手段,目前呈现出爆炸式的增长。常见的柔性可穿戴传感器通常采用聚乙烯醇(PVA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酰胺(PAAm)等柔性材料作为基底,并添加金属纳米颗粒、氧化石墨烯、碳纳米管等导电材料来制备。这类传感器的传感机制是将机械作用下传
恶性肿瘤严重危害我国人民的生命与健康,已经成为最主要的疾病死亡原因。单一的肿瘤治疗手段,在肿瘤治疗中显示了较大的局限性。将两种或两种以上的治疗方法结合在一起的联合治疗因其疗效优于任何单一治疗方法而受到越来越多的关注。但是由于大多数治疗方式对正常组织都有一定程度的损伤,联合治疗往往表现得更为明显。为了尽量减少副作用,迄今已开发出包括前药、酶原和激活光敏剂等肿瘤特异性激活药物,都具有良好的肿瘤特异性。