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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
一种基于纳米压电纤维的柔性
能量
捕获器件及其制备方法
本发明公开了一种基于纳米压电纤维的柔性能量捕获器件及其制备方法。所述器件自下而上依次包括:柔性基材、电极层、压电纤维层、保护层;所述柔性基材为柔性绝缘塑料薄膜;所述压电纤维层为 PVDF 纤维。通过采用柔性基材,采用照相制版工艺制备梳状电极,并选择合适的静电纺丝参数沉积 PVDF 压电纤维,无需再对压电纤维进行极化,使纤维整齐排列、减小纤维缺陷,能够简化纳米压电纤维能量捕获器件制备工艺,提高能量转换效率,尤其是对弯曲运动机械能的捕获效果。
华中科技大学
2021-04-14
一种公路收费站减速带
能量
回收发电系统
一种公路收费站减速带能量回收发电系统,通过减速带下方的板簧上的垂向连杆与扇形齿轮相连;再由扇形齿轮分别驱动内啮合棘轮机构一、内啮合棘轮机构二,带动发电机一、发电机二分别在减速带下压和恢复过程中发电。该种发电系统结构简单、成本低、使用安全可靠、发电效率高、不污染环境。
西南交通大学
2016-10-20
一种基于山脊
能量
校正的山地中带状地下目标的探测方法
本发明公开了一种通过检测山地环境中山脊位置并进行能量校正来提高对山地环境中带状地下目标的探测、识别、定位方法。该方法属于模式识别、遥感技术、地形分析的交叉领域。带状地下目标的·758·热场与山体的热场不同能产生能量异常,而山脊的热岛效应也会造成山体能量异常,但该异常本质上与带状地下目标的能量异常模式不同,所以本发明意在通过消除地形中的山脊所产生的热体效应对带状地下目标表现出的微弱能量异常模式的影响,达到
华中科技大学
2021-04-14
一种基于多角度偏振成像的地物
密度
和岩石检测装置
本发明涉及一种基于多角度偏振成像的地物密度和岩石检测装置,包括一辐射特性稳定光源、一多角度观测平台、一高光谱成像装置、一计算机和一供电电源所述高光谱成像装置包含一偏振组件、一光学镜头、一成像单元和一偏振组件调节装置,其中偏振组件、光学镜头和成像单元顺序同轴排列,光学镜头与成像单元固连且成像单元位于光学镜头的成像面上所述计算机连接所述多角度观测平台和高光谱成像装置。
北京大学
2021-02-01
一种基于畸变能
密度
理论的燃料棒更换机械手
本发明公开了一种燃料棒更换机械手,包括芯杆、弹性夹爪和 锁紧套筒,其中芯杆用于感测燃料棒的位置,弹性夹爪具有多个夹爪, 该弹性夹爪可相对锁紧套筒轴向移动使该多个夹爪位于燃料棒外周, 使得多个夹爪可夹紧燃料棒,从而实现核燃料棒的抓取;各夹爪的与 锁紧套筒内壁接触的外侧曲面的曲率与锁紧套筒内壁曲面的曲率相 同,且在多个夹爪处于加持状态时其外侧曲面与弹性夹爪轴心平行; 各夹爪的与燃料棒接触的爪尖曲面的曲率小于燃料棒颈部曲面曲率, 且在多个夹爪处于加持状态时其爪尖曲面与弹性夹爪轴心平行。本发 明结构巧妙,使
华中科技大学
2021-01-12
高功率
密度
金属燃料电池催化剂及膜工艺技术
应急备用电源、便携式动力电源市场。高活性高稳定性廉价催化剂与先进制膜工艺相结合,克服了传统电池低功率密度,低寿命的问题。组装的电池具有高功率密度, 高比能量和机械式快速换电的优势,在能量密度上远超锂离子电池、铅酸电池,有望应用于便携式动力电源和应急备用市场。
中国科学技术大学
2021-04-14
一种基于畸变能
密度
理论的燃料棒更换机械手
本发明公开了一种燃料棒更换机械手,包括芯杆、弹性夹爪和锁紧套筒,其中芯杆用于感测燃料棒的位置,弹性夹爪具有多个夹爪,该弹性夹爪可相对锁紧套筒轴向移动使该多个夹爪位于燃料棒外周,使得多个夹爪可夹紧燃料棒,从而实现核燃料棒的抓取;各夹爪的与锁紧套筒内壁接触的外侧曲面的曲率与锁紧套筒内壁曲面的曲率相同,且在多个夹爪处于加持状态时其外侧曲面与弹性夹爪轴心平行;各夹爪的与燃料棒接触的爪尖曲面的曲率小于燃料棒颈部曲面曲率,且在多个夹爪处于加持状态时其爪尖曲面与弹性夹爪轴心平行。本发明结构巧妙,使机械手在抓取燃料
华中科技大学
2021-04-14
聚合
物絮凝剂和螯合树脂去除水中重金属
项目简介: 现代工业高速发展的同时也对环境造成了污染,重金属对水体的 污染极大程度地损害了农、林、牧、渔等产业的发展,同时也对人民 的健康和生命造成威胁。因此有必要对被重金属污染的水体进行综合 性治理。 本项目提出联合使用聚合物絮凝剂和螯合树脂(包括螯合纤维) 对水中重金属的去除提出治理方案。1.使用天然壳聚糖作絮凝剂对重金属污水进行预处理 2.使用氨基膦酸螯合树脂对预处理后等重金属超标废水精制可 达到国家排放标准 3.使用辐照接枝制备功能化离子交换纤维实现对重金属废水的 处理 综合使用壳聚糖、氨基磷酸树脂、接枝纤维可以使重金属污水的 处理技术提升一个新的台阶。在实现重金属废水治理的同时建立环保 产业链。一方面利用甲壳素原料方面的优势,建立生产壳聚糖的工厂。 另一方面扩大氨基磷酸树脂的产量和使用范围。此外还可以解决辐照 站资源浪费问题。达到一举多得的目的。
南开大学
2021-04-11
一种去除
聚合
松香甲苯溶液中不溶物的方法
该项目已经获得国家发明专利:专利号:ZL200510130795.9。 聚合松香是松香改性的产品,由于聚合松香具有色泽浅、软体点高、不结晶、不氧化等优点,被广泛的应用于油墨、油漆、胶粘剂和合成树脂等的生产,同时还应用于橡胶、电气、造纸及制造多种助剂等。但是,聚合松香中的甲苯不溶物在国产聚合松香中普遍存在,这是一个不容忽视的问题。甲苯不溶物的存在既影响了产品质量,也增加了成本。所以,去除聚合松香中的甲苯不溶物显得特别重要。然而,到目前为止,国内尚没有较好的技术可以实现聚合松香中的甲苯不溶物的去除。 该项目在不影响聚合松香性能的基础上,将聚合松香中的甲苯不溶物的含量降到0.01%以下。所用的工艺简单、快速和所需成本低,能有效降低聚合松香甲苯溶液中的不溶物。
北京科技大学
2021-04-11
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