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钙钛矿太阳能电池中非辐射复合能量损失的研究
钙钛矿太阳能电池制备工艺简单,成本低廉。近年来,该类太阳能电池因其快速增长的光电转换效率和逐步提升的器件稳定性,吸引了学术界和产业界的广泛关注,为光伏领域带来了新的机遇。然而,由于钙钛矿太阳能电池中存在非辐射复合损失,所以目前的光电转换效率依然低于肖克利-奎塞尔(Shockley-Queisser)理论所定义的极限效率。因此,最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失是进一步提升电池器件效率的未来研究重点。 鉴于此,研究团队基于已有的研究基础,对“最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失”这一论题进行深入探讨和系统总结。该综述文章主要包括以下几个方面:首先,介绍了钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的起源,并详细讨论了非辐射复合损失的定量化测试方法;其次,系统总结了在降低非辐射复合损失方面的最近研究进展;再次,依据肖克利-奎塞尔理论,对钙钛矿太阳能电池所能够获得的最高光电转换效率进行了科学预测;最后,在展望部分,前瞻性地指出了最大化降低非辐射复合损失的未来努力方向。图1. 金属卤化物钙钛矿活性层内的电荷载流子产生与复合动力学机制 在理想的金属卤化物钙钛矿半导体材料中,所有的光生电子和空穴最终将通过发射光子的方式进行复合(即:辐射复合)。然而,在实际的钙钛矿太阳能电池中存在大量的非辐射复合通道(如图1所示),绝大部分光生载流子将优先通过其他非辐射途径进行复合(例如,缺陷辅助复合,俄歇复合,界面诱导复合,电声耦合,带尾态复合等)。这些非辐射复合损失过程极大降低了电池在稳态下的光生载流子浓度,从而减小了金属卤化物钙钛矿层中准费米能级劈裂的能级差,最终造成钙钛矿太阳能电池较大的电压损失。因此,最大化降低或抑制这些非辐射复合通道是提升器件开路电压和光电转换效率的关键。 针对各种非辐射复合通道,该综述首先介绍了目前量化分析非辐射复合损失的常规测试技术以及测试要点,如图2所示。图2. 量化钙钛矿薄膜和完整器件中非辐射复合损失的表征技术 随后,结合当前研究现状,进一步梳理了近年来在降低非辐射复合损失方面取得的一系列重要进展。值得一提的是,该研究团队去年在《Science》杂志上报道的基于溶液二次生长方法构建渐变结的策略(如图3所示),在降低反式钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失方面效果显著(Science 360, 1442-1446)。此后,一系列研究报道显示,相似的策略在正式常规结构钙钛矿太阳能电池和全无机钙钛矿太阳能电池中也可以获得正向的实验结果。由此说明,在金属卤化物钙钛矿半导体材料中构建有效的渐变结对后续降低非辐射复合损失具有非常重要的借鉴价值。图3. 渐变结钙钛矿太阳能电池器件结构和渐变结的时间分辨光谱 此外,该综述还以当前最高效率的砷化镓太阳能电池为参照,先假定钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与砷化镓太阳能电池的情形一致,再依据肖克利-奎塞尔理论,对钙钛矿太阳能电池所能够获得的性能参数进行科学预测,进而给出电池器件所能达到的最高光电转换效率,如图4所示。图4. 当钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与当前最高效率砷化镓太阳能电池的情况相同时,单结钙钛矿太阳能电池可实现的最优器件性能参数 最后,该综述也指出,目前提升器件性能的两条主要途径是最优化光子俘获和最大化降低非辐射复合损失。如果能将二者进行有效整合,探索更可靠的协同优化策略,这可能会是将器件光电转换效率提升至接近理论极限的可行方案。为此,综述也对一些未来的努力方向进行了展望。 总的来说,该综述为最大程度地降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失提供了理论总结,也为开展实验工作提供了参考借鉴,对进一步提升电池效率,推动该类电池产业化应用有重要意义。
北京大学 2021-04-11
一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本发明公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法,钙 钛矿太阳能电池包括透明导电基板 a、无机电子传输层、光捕获层、无 机空穴传输层和透明导电基板 b,其中光捕获层由 DXZ3 型钙钛矿材 料 形 成 , D 选 自 Cs<sup>+</sup> 、 CH3NH3<sup>+</sup> 、 CH(NH2)2<sup>+</sup> 或 其 混 合 物 , X 选 自 P
华中科技大学 2021-04-14
一种二元金属复合钙钛矿材料、制备方法及其应用
本 发 明 公 开 了 三 种 新 的 二 元 金 属 盐 钙 钛 矿 材 料 AB<sup>1</sup>B<sup>2</sup>X3(X:Cl、Br、I)及其制备方法,以及 其在多种结构的钙钛矿太阳能电池制备中应用,属于新材料太阳能电 池 领 域 。 本材料由有机卤化物 <img file=""DDA0000889538320000011.GIF"" wi=""508"" he=""77"" /&g
华中科技大学 2021-04-14
一种光-生耦合定向转化低变质煤的方法
伴随着能源危机的挑战和生物技术的发展,采用生物转化技术转化低变质煤不仅可以实现煤的高附加值高效利用,而且能够有效缓解石油资源短缺的局面,具有十分重要的科学研究意义和经济价值。由于不同煤种生物溶解产物是不同的,对同一煤种使用的菌株不同,其溶煤产物也不同。本方法首次采用粗壮串珠霉、黄绿青霉和黄杆菌进行溶煤,并通过选择合适的转化条件定向转化低变质煤。该方法包括以下步骤:( 1 )光氧化煤粉的制备;( 2 )光氧化煤粉的碱抽提;( 3 )光氧化煤粉及碱抽提后光氧化煤粉的微生物转化。通过控制煤粉的光氧化时间、接种量、转化条件以及光氧化煤粉的用量可以有效提高低变质煤基再生腐殖酸的产量,不仅可以实现煤炭绿色转化、高附加值利用及提高资源有效利用率;同时提高低变质煤再生腐殖酸的产率,从而制得精细化学品,实现煤的温和条件下转化和非燃烧利用,提高资源有效利用率,极具推广应用价值。
西安科技大学 2021-04-11
一种用于MIMO‑SCMA系统的低复杂度检测方法
本发明主要包括:(1)通过对接收信号进行ZF或者MMSE检测,再对各天线上的多用户的数据进行MPA检测,得到初始解;(2)对MIMO‑SCMA系统的数学模型进行线性等效变换,转换为MIMO系统的数学模型;(3)若初始解的ML代价值小于门限值,即直接输出初始解;(4)若初始解不满足门限值,则对初始解进行邻域搜索,将前m个最优邻域解作为m个初始解。对当前m个解同时进行邻域搜索,对每个当前解各保留n个最优邻域解,然后在m×n个邻域解中保留前m个不同的最优解作为下次迭代的当前解,循环迭代搜索至满足终止条件。
电子科技大学 2021-04-10
优质双低油菜天油杂2号(源油杂2号)
研发阶段/n天油杂2号是由不育系195A和恢复系7-23选育而成,2004-2005年参加江西省油菜区域试验,亩产135.95公斤,比对照中油杂2号增产10.96%,增产显著,居试验首位;2005-2006年参加江西省油菜区域试验,平均亩产135.80公斤,比对照中油杂2号增产20.09%,达显著水平,居试验首位;两年平均亩产135.88公斤,比对照增产15.34%。两年平均含油量40.18%,硫甙含量为21.85?mol/g,芥酸含量为0。2007年通过江西省和重庆市品种审定,审定名称分别为天油杂
华中农业大学 2021-01-12
双低油菜品种华油杂5号(华皖油1号)
可以量产/n"华油杂5号"是华中农业大学国家油菜改良武汉分中心利用自己的专利技术"油菜细胞核+细胞质雄性不育三系选育方法"对原"华杂4号"的亲本不育系1141A进行遗传改良而选育出的超高产优质抗(耐)病杂交油菜新品种,其不育系为RGCMS-1141A(或986A),恢复系为"恢5900"。"华油杂5号"的不育系RGCMS-1141A具有如下新特点:1.不育性比原不育系1141A更加稳定彻底,微粉较少;2.品质优量,其芥酸含量<1%,硫苷含量<30umol/g;3.不育系的花瓣比原1141
华中农业大学 2021-01-12
一种多喷嘴分散燃烧的低NOx燃气燃烧器
本发明提供了一种低NOx燃气燃烧器,综合了燃料分级、烟气再循环和多点分散燃烧控制技术,具有可形成多点分散燃烧的长火焰、降低燃烧峰值温度、均匀炉内热辐射分布、操作便捷、宽调节比、超低NOx排放的特点。技术上成熟,可广泛应用于以气体燃料的各种工业燃烧器及工业炉窑、工业锅炉等燃烧设备,可实现高效燃烧与超低NOx排放。市场预测:该低NOx燃烧技术可广泛应用于采用气体燃料的各种工业燃烧器及燃烧设备。保守估计,国内具有10多万台的市场容量,以平均每台燃烧器2万元计
长沙理工大学 2021-01-12
能源消费与碳排放现状、预测及低碳发展路径选择研究
北京工业大学 2021-04-14
高性能低铂燃料电池催化剂的产业化
设计一种有效结构来提高铂催化剂的活性和稳定性,切实地大幅度降低铂金属的用量,同时具有易于放大推广的特点,对于推动燃料电池产业化发展具有重要意义.本项目涉及专利2项。
南京大学 2021-04-14
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