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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
太阳能辅助空气源热泵毛细管辐射供冷供暖空调系统
针对重点水域水质安 全和生态状况,集成影响 水质、生态安全的污染物 快速在线监测设备,建立 水质监测预警信息资源共 享和服务平台,构建了水 环境安全监测服务系统, 为水环境管理部门及社会 公众提供信息支持与服务。
安徽建筑大学 2021-01-12
跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统
本发明公开了一种跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统,其中,方法的实现包括:首先确定测量系统与被观测动目标之间的路径类型,然后计算当前路径类型下的红外辐射传输特性参数,最后根据多次测量的被观测动目标像方的红外辐射亮度平均值和红外辐射传输特性参数进行被观测动目标物方红外辐射亮度的反演计算。实施本发明可以解决跨太空和大气层红外辐射传输特性参数计算和物方红外辐射亮度反演计算的技术难题。
华中科技大学 2021-04-14
一种低信噪比雷达辐射源信号脉内调制识别方法
本发明公开了一种低信噪比雷达辐射源信号脉内调制识别方法,其步骤包括电子侦察接收机接收雷达辐射源脉冲信号,经由射频到中频的降频和A/D采样处理后,得到待识别的具有不同脉内调制方式的雷达辐射源信号S(t),再在信号处理模块中对信号S(t)进行处理,识别出雷达辐射源信号的脉内调制方式并输出。本发明方法能在信噪比低至-6dB时正确识别多种雷达辐射源信号脉内调制方式,比现有的雷达辐射源信号脉内调制方式识别方法具有更好的噪声抑制能力,且比现有的多种雷达辐射源信号识别方法的计算复杂性O(n2)或O(n3)低很多。
西南交通大学 2016-10-19
一种菊花状纳米钯聚集体材料的超声辐射制备方法
本发明公开了一种菊花状纳米钯聚集体材料的超声辐射制备方法,是向反应器中加入水和乙醇,然后加入 PdCl2 粉末和表面活性剂-大分子复合体系软模板,在氮气保护下超声反应,反应结束后离心分离收集沉淀物,用乙醇和丙酮洗涤后真空干燥得到纳米钯聚集体材料。本发明借助乙醇的还原作用和助溶剂作用,没有额外添加诸如硼氢化钠、抗坏血酸等化学还原剂的条件下一步合成菊花状纳米钯聚集体材料,反应速率容易控制,成本低廉,操作过程简便易行。本发明所制得的菊花状纳米钯聚集体材料的尺寸范围在 60-100nm 之间。
安徽理工大学 2021-04-13
金属玻璃涂覆金属丝连续制备技术
金属玻璃(又称非晶合金)是指在固态下原子排列具有短程有序而长程无序,并在一定温度范围内保持这种状态相对稳定的金属合金。近十几年来,块体金属玻璃的发展更是其发展过程的一个里程碑,使得金属玻璃作为结构材料成为可能。 与传统晶体材料相比,块体金属玻璃具有较高的强度(~2GPa)、大的弹性极限(2%~3%)及良好的耐腐蚀性等突出优点。正是由于其独特性能,使得块体金属玻璃在体育用品、电子、医学及国防等领域得到了越来越广泛的应用。 然而金属玻璃在室温承载失效时几乎没有塑性应变产生,表现为典型的脆性断裂方式,因而严重限制了其作为工程材料的应用。围绕块体金属玻璃室温塑性的改善,国内外开展了广泛的研究。近年来的研究发现,在块体金属玻璃组织中引入第二相可以改变剪切带的分布从而增加其室温塑性,获得综合力学性能较好的新材料。这种第二相可以是外加的,也可以是内生的。其中,钨丝增强锆基金属玻璃复合材料因其独特的性能而备受关注。Zr基块体金属玻璃在拉应力或压应力作用下,会发生有剪切力引起的剪切断裂,断裂面在最大切应力的作用面内,有很好的自锐性,用钨丝增强后,提高了强度和密度,达到了高密度、自锐性的特殊要求,可以用作穿甲材料。通过合理的界面和体积分数控制,目前已经制备的这类复合材料中最大压缩断裂强度高达2600MPa,塑性达到13.5%。目前制备钨丝增强块体金属玻璃复合材料的主要方法是渗流铸造法,然而受金属玻璃合金玻璃形成能力的影响,该方法只能制备一些较小尺寸和简单形状(棒状和板状)的试样,极大的限制了这类材料的应用范围。 本项目是一种短流程、适合于大规模工业生产、并能获得完全清洁复合界面的金属玻璃包覆金属丝复合材料的连续制备设备与工艺。 已申请专利:陈晓华, “一种金属玻璃包覆金属丝复合材料的连续制备设备与工艺”,中国发明专利授权号:ZL200710120355.4.授权公告日:2009年10月28日
北京科技大学 2021-04-11
一种浮法玻璃波筋在线检测方法
一种浮法玻璃波筋在线检测方法,本发明属于工业检测技术领 域,目的在于克服现有浮法玻璃检测设备不能在线检测玻璃斑马角的 不足,以有效检测出浮法玻璃生产中的波筋缺陷,并在线实时测定玻 璃的斑马角。本发明包括设置检测系统步骤、预先建立映射表步骤、 边缘检测步骤、阈值分割步骤、去除图像噪声步骤、条纹细化步骤和 计算斑马角步骤。本发明检出率高、检测速度快、大大降低工人了的 劳动强度,可以满足浮法玻璃在线检测斑马角的实时性要求。 
华中科技大学 2021-01-12
一种制备茶色有机玻璃的方法
一种制备茶色有机玻璃的方法,将无色有机玻璃清洗后置于微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积装置真空室中,抽真空至0.5×10-3Pa~2×10-3Pa;通入乙炔、氩气、氮气和二氧化碳中的一种气体或一种以上的混合气体至压力为0.1~2.0Pa;设置沉积装置微波源功率为400~800W,开启微波电源,气体放电形成等离子体,开启沉积装置偏压电源,对无色有机玻璃进行5~60分钟表面处理,处理时偏压电源频率15~40kHZ,占空比10%~40%,幅值-100~-600V。该方法工艺简单,不添加任何染色剂、无污染,制备的茶色有机玻璃表面硬度高、耐划能力强,且能方便地制备出不同深度和色调的茶色有机玻璃。
西南交通大学 2016-10-20
一种浮法玻璃波筋在线检测方法
一种浮法玻璃波筋在线检测方法,本发明属于工业检测技术领域,目的在于克服现有浮法玻璃检测设备不能在线检测玻璃斑马角的不足,以有效检测出浮法玻璃生产中的波筋缺陷,并在线实时测定玻璃的斑马角。本发明包括设置检测系统步骤、预先建立映射表步骤、边缘检测步骤、阈值分割步骤、去除图像噪声步骤、条纹细化步骤和计算斑马角步骤。本发明检出率高、检测速度快、大大降低工人了的劳动强度,可以满足浮法玻璃在线检测斑马角的实时性要求。
华中科技大学 2021-04-14
镁基金属玻璃薄膜及其制备方法和应用
本发明公开了一种镁基金属玻璃薄膜及其制备方法,它的化学 通式为 MgaCubYc,其中,a,b,c 为原子百分比,46.30≤a≤58.01, 24.61≤b≤28.96,13.18≤c≤24.74,且 a+b+c=100。本发明还公开了 一种镁基金属玻璃薄膜的制备方法,其采用磁控溅射制备得到,包括: 将 Mg、Cu 和 Y 按一定配比制备成合金靶;使用单晶硅片及普通玻璃 片作为薄膜的基底;将合金靶及薄膜基底放入溅射腔中,进行磁控
华中科技大学 2021-04-14
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