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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
一种低复杂度的空间调制检测方法
一种低复杂度的空间调制检测方法,通过设置合理的门限,将信号向量检测算法和硬解调最大似然检测算法相结合,在检测得到的BER性能极其接近最优算法ML检测的情况下,极大的降低检测的复杂度。
电子科技大学 2021-04-10
基于线结构光导引的空间曲面焊缝智能编程系统
面向当前人工焊接效率低下、焊接质量难于保证的缺点,以线结构光传感器为主要感知工具,构建了一套面向3D空间曲线焊缝的焊接机器人智能导引编程系统,实现了对3D空间曲线焊件的在线感知、焊缝精确提取,以及焊缝轨迹编程轨迹的优化生成等。具体技术指标: (1)焊缝扫描精度在0.2mm以内、扫描速率最高可达1kHz; (2)可面向多种不同类型的焊缝实现自动化作业; (3)无需人工示教编程,可根据扫描模型自动生成机器人的焊接路径。 创新点: (1)基于3D视觉处理方式,受环境影响小,无需光照条件; (2)可处理的焊缝类型多,适用面广; (3)去人工示教,智能化编程方式。
东南大学 2021-04-11
一种用于空间相位调制的预编码方法
本发明预编码方法主要为接收端根据估计得到的信道矩阵H,得到预编码向量。具体方法如下:根据SM-PSK系统的星座图中任意两点间的最小距离。确定这两个星座点所对应的发射天线的序号m和n。若m=n,此时不必采用本步骤余下算法,直接即最后选用的θ为初始向量。若m≠n,设角度偏移值Δθ=2π/N,根据备选的预编码向量的集合可选取最优的作为预编码向量。本发明的有益效果为,能够使星座点间最小欧式距离变大,在使系统在引入极小的反馈量和增加很小的复杂度的情况下,使系统的BER性能得到显著的提高。
电子科技大学 2021-04-10
用于运动伪影校正的空间光谱编码并行OCT系统
本实用新型公开了一种用于运动伪影校正的空间光谱编码并行OCT系统。本实用新型在宽带光源和并行OCT系统之间加入了空间光谱编码模块,该模块沿光束扫描方向对宽带光源出射的宽带光谱进行空间光谱编码;本实用新型利用相邻两步扫描过程中,两个矩形照明区域的重叠区域所对应的数据进行基于互相关算法的运动伪影校正,来计算和补偿相邻次扫描过程中样品的随机运动量。利用相邻多步扫描过程所获得的多幅干涉光谱中对同一位置的不同编码光谱,拼接出该位置的完整光谱,完成空间光谱解码,从而恢复并行OCT系统的理论横向分辨率和轴向分辨率。本实用新型能够在保证原有并行OCT系统分辨率的同时,提供高精度、高准确度的样品随机运动量校正。
浙江大学 2021-04-13
便携式封闭半封闭空间“垃圾空气”收集技术装置
封闭半封闭空间是新冠肺炎气溶胶传播的重要场所。这些地方一般通风较差,新冠患者排出的新冠病毒长时间停留累积,吸入感染风险大。本技术是提供一种便携气旋式捕获除菌技术与装置,通过红外线探测,自动识别人的存在,瞬时启动除菌装置,以每分钟几百升的空气采集速度快速富集回收人体呼出的“垃圾空气”中的病原体,及时捕获杀灭空气中的病原体。该技术富集筒为旋风分离结构,多矩形进气孔旋风稳定性更好,捕获效率高,紫外灯及杀菌液可即时消除有害病原体,捕获液随时倒掉,不存在二次悬浮释放,且能够智能化定时运行,捕获污染部件也易于清洗更换,防止耗材二次污染。同时,该技术装置配有颗粒物计数器,可以实时看到空气中颗粒物的去除效率。该技术装置携带方便,体积小,流量大,价格低廉,采集液随时倒掉,使用维护非常方便。
北京大学 2023-02-27
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