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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
巨大芽孢杆菌及其在处理重金属‑草甘膦
复合
污染中应用
巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium PP84,保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,保藏日期:2016年7月20日,保藏编号为CGMCC No.12798。具有利用草甘膦作为碳、氮源的能力,以及对重金属具有抗性的能力,可在快速将草甘膦分解同化的同时吸附重金属,达
青岛农业大学
2021-01-12
纳米石墨烯-碳纳米管-离子液体
复合
膜及其制备与应用
本发明公开了一种纳米石墨烯-碳纳米管-离子液体复合膜及其制 备与应用,该纳米石墨烯-碳纳米管-离子液体复合膜的厚度为 4000nm 至 6000nm,该纳米石墨烯-碳纳米管-离子液体复合膜由多个石墨烯片 层相互叠加形成,相邻的两个所述石墨烯片层之间的间距为 20nm~ 50nm;相邻的两个所述石墨烯片层之间均分散有碳纳米管和离子液 体。本发明所述的复合膜比表面积高,并且该复合膜具有良好的电化 学活性,可广泛应用于纳米
华中科技大学
2021-01-12
一种钯-氧化锌纳米
复合
材料、其制备方法及应用
本发明公开了一种钯-氧化锌纳米复合材料、其制备方法及应用。 所述复合材料包括纳米钯团簇和纳米氧化锌颗粒,所述纳米氧化锌颗 粒呈棒状,所述纳米钯团簇通过肖特基接触,均匀分布在所述纳米氧 化锌颗粒表面,所述纳米钯负载量在 0.01%至 0.10%之间。其制备方 法为:将棒状纳米氧化锌颗粒均匀分散在水中,制得纳米氧化锌分散 液,添加氯钯酸钾溶液,用紫外辐射分散液 10 至 60 分钟。本发明将 纳米钯团簇负载在纳米锌颗粒上
华中科技大学
2021-01-12
一种生态纳米颗粒增强水泥基
复合
材料及其制备方法
本成果已获授权发明专利CN201310260592.6。本发明公开了一种生态纳米颗粒增强水泥基复合材料及其制备方法,采用工业废渣中的高强高弹球形纳米颗粒大量取代水泥,同时使用减水率50%以上的高性能外加剂及高强超细镀铜钢纤维,通过水泥、生态纳米颗粒、化学外加剂、钢纤维及其多元复合技术的有效和高效利用,大大促进了混凝土材料组成与结构优化,各组分优势叠加、成份互补。本发明解决了现有水泥基复合材料在标准养护和蒸汽养护条件下无法达到抗压强度300MPa以上、抗弯强度60MPa以上的难题,大大提升了工业废渣的高效再生利用率和核心技术价值,降低水泥基复合材料中水泥熟料的用量,适用于混凝土设计抗压强度为300MPa的大型土木工程结构材料。
东南大学
2021-04-13
金属层状
复合
板带短流程低成本规模化生产技术
北科大独立开发了金属层状复合板带轧制复合成形新技术,比传统爆炸复合、热轧复合和冷轧复合技术的流程短、成本低且产品的性能优异,可广泛用于钛/钢、铜/钢、铝/钢、钢/钢、镍/钢、镁/钢、铝/铜、钛/铜、镍/铜、铝/铝、铝/钛、镁/铝等各种异种金属双层或多层复合板带的生产,产品在海洋工程、汽车交通、电力建筑、石油化工、信息能源、国防军工和日常生活等领域用途广阔。
北京科技大学
2021-04-13
铜聚合物基微纳
复合
材料制备技术与成型机理
1、高密度接枝改性的 CNTs 纳米复合材料的制备 2、应用电场力协同制备聚合物复合材料 3、聚合物基微纳复合材料流变学及界面特性4、在 ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem. Comm., Acta Biomater., Carbon,Macromolecules 等发表相关论文多篇,申请发明专利 40 余项,其中已授权 24 项。
上海理工大学
2021-01-12
一种孔形自适应的内孔圆柱度气动
复合
检测装置
本实用新型公开了一种孔形自适应的内孔圆柱度气动复合检测装置。包括气动测量组件及其配套的校准规,气动测量头上开有四组锥度气动喷嘴和四个直线度气动喷嘴。本实用新型公开的复合式气动检测装置,可用于有效判别各种内孔孔形,适用工况范围广,可实现工件的现场检测,大幅度提高测量效率。
浙江大学
2021-04-13
基于石墨烯的低阈值、大动态范围
复合
型光限幅器
光限幅器件是基于非线性光学效应,实现在较低入射光强下高透过率、在较高入射光强下低透过率的光学器件。理想的光限幅器要求具有超快的响应时间、超低的限幅阈值、大的能量动态范围,以及宽的光谱适用范围,现有的光限幅器件很难同时满足上述要求。为此,本项目提出一种基于石墨烯和碳纳米管的复合型光限幅器,这种光限幅器不仅可以实现超低阈值限幅输出,而且具有超大的动态能量适用范围。
西安交通大学
2021-04-11
米渣多菌种发酵制备
复合
氨基酸和短肽营养液
研发阶段/n内容简介:本研究是以发酵、酿造、制糖、制药等工厂的副产品米渣(湿渣蛋白含量35%)为主要原料,采用多菌种发酵的生物工程新技术,将米渣中的蛋白质降解为可溶性游离的复合氨基酸和短肽营养液。该营养液配比合理,不含任何色素和防腐剂,是一种独特的发酵型纯天然保健饮品,色泽为淡黄色,清亮、透明,酸甜可口。该研究选用了多种正交试验法对单、双、多菌种的种子和发酵配养基配方、工艺路线及参数等关键技术进行优选、对比,验证扩大试验,掌握了该技术的关键。据查新检索目前国内外未见有相同工艺产品的文献报道。中试成果
湖北工业大学
2021-01-12
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