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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
滤液循环利用一步法生产活性微细/纳米碳酸钙
一、项目简介水资源消耗量大及废液排放引起环境污染是困扰碳酸钙行业的问题之一。滤液循环利用一步法生产活性微细碳酸钙技术可以有效地解决这一难题。该工艺可实现污水零排放,且碳化活化一次完成,省去了传统生产方法的活化工序,设备投资少,操作简单,可用于新建厂或现有轻钙企业的技术改造。二、市场前景我国石灰石资源丰富,碳酸钙产品用途极为广泛:塑料工业是目前碳酸钙用量最大、使用最广、技术最成熟的行业。塑料工业中碳酸钙主要用作填充剂,填充量一般在5%-30%,填入塑料中可增加塑料体积、降低产品成本,提高塑料的尺寸稳定性、硬度和刚性,改善塑料的加工性能、耐热性和散光性能。 造纸行业是碳酸钙最具开发潜力的市场。世界上在纸张中碳酸钙的填充量约为纸张重量的20%-40%。碳酸钙加入纸张涂覆料中可以提高涂覆层的光泽、白度、不透明度、油吸收性、平滑度、抗老化性、耐菌性等。由于纳米碳酸钙添加到纸中具有良好的透气性,是高档制品的理想填料,如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿、卷烟用纸等。碳酸钙是橡胶工业中使用最早、用量最大的填充剂,填充量一般在5%-75%。碳酸钙大量填充在橡胶制品中,可以增加制品的体积,节约昂贵的天然橡胶和降低成本。碳酸钙在涂料中的应用研究表明,用纳米碳酸钙填充涂料可以提高涂料的柔韧性、硬度、流变性和光学性能。将其添加到胶乳中,能对涂料形成屏蔽作用,达到抗紫外线和防热老化的作用,增加涂料的隔热性。碳酸钙在油墨中的填充量一般在5-40%。由于纳米碳酸钙在油墨产品中能体现出优异的分散性和透明性、极好的光泽和遮盖力及优异的油墨吸收性和高干燥性,因而被广泛用于高档油墨中作为填料。还可以被用作硅酮胶的增强剂,能极大地提高硅酮剂的拉伸强度、模量性能和硬度。此外,碳酸钙还广泛应用于制药、生物发酵、日用化工等行业,随着碳酸钙制备和表面修饰技术的进一步发展,碳酸钙的使用范围将更加广阔,应用前景将更辉煌。三、规模与投资生产规模根据厂家要求而定。年产1万吨投资100~150万元人民币,自动化程度越高,投资数额越大,且受市场影响价格会有波动。四、生产设备  主要设备包括:石灰窑、化灰机、碳化塔、压滤机、干燥机、包装机等。五、效益分析每1万吨产品年利润150~500万元人民币。受市场影响价格会有波动。六、合作方式  厂方支付技术转让费,我方提供全部设计图纸,并负责开车。项目负责人:胡琳娜 联系电话: 022-60204744,13622124805
河北工业大学 2021-04-13
限域效应驱动的二维碘化铅钙钛矿铁电体的发现
前期,东南大学化学化工学院国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室科研人员首次发现了杂化铅碘钙钛矿分子铁电薄膜中的“涡旋-反涡旋”(vortex-antivortex)畴结构。此次,
东南大学 2021-01-12
一种复合型四角蛤蜊有机钙制剂及其制备方法
  【发 明 人】吴皓;王令充;陈士勇;刘睿  【技术领域】  本发明涉及一种钙质,具体涉及一种复合型四角蛤蜊有机钙制剂及其制备方法。  【摘要】本发明公开了一种复合型四角蛤蜊有机钙制剂及其制备方法,该有机钙制剂由90-95份四角蛤蜊有机酸钙、0.l-0.5份维生素B2、0.5-l份维生素D3、1-5份酪蛋白磷酸肽组成。该机酸钙由四角蛤蜊外壳经高温煅烧、粉碎、加盐酸
南京中医药大学 2021-01-12
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
一种利用放电等离子烧结技术制备铝酸三钙的方法
本发明涉及一种利用放电等离子烧结技术制备铝酸三钙的方法,以分析纯碳酸钙 CaCO3 和分析纯 γ 相氧化铝 γ-Al2O3 为原料,球磨后在真空度为(30-50)Pa、脉冲比(ON/OFF)为(6/1-48/8)和轴向压力为 (1-3)kN 的条件下,控制放电等离子烧结炉的升温速率和降温速率,当样品温度降至(60-90)°C时取出磨 细成尺寸小于 20μm 的颗粒,即得到铝酸三钙。本方法简单方便,合成
武汉大学 2021-04-14
硫酸钙的高值化利用——有机酸行业废渣石膏的处理
有机酸行业有大量的固废硫酸钙,难以处理。本技术通过一套新型的转晶的技术,并开发了一系列转晶剂和改性剂,可以有效的将普通的二水合物硫酸钙,转化为硫酸钙晶须(市场价4500元/吨),极大的提升了产品的附加值,所得晶须的堆积密度在0.18~0.21g/cm3,含水量小于0.5%,白度高,稳定性好,且呈现出良好的力学性能,可以广泛应用至造纸、橡胶、涂料、粘合剂等行业。 技术特点 1、生产成本低,硫酸钙无水晶须可以控制在1500~1700元/吨; 2、晶须质量好,白度高,稳定,力学性能高,在使用过程中不易转化。 推广应用 目前成果已经完成了1000吨规模的中试生产线,产品质量与实验室成果基本保持一致。产品可广泛应用于造纸、橡胶、涂料、粘合剂等行业。
南京工业大学 2021-01-12
一种电力线通信系统的噪声预测方法
成果描述:本发明申请要解决的问题是,改进预测技术,提高预测准确度。本专利利用高阶马尔科夫模型的原理提出HM-gMTD模型的一种改进,即高阶HM-gMTD模型,并通过EM算法给出相应的参数估计方法和相应的计算方法,并能够快速进行参数估计,以提高模型预测的准确度。市场前景分析:预测模型的发展在人类的经济生活方面发挥着重要的作用,尤其是马尔科夫模型,几乎在各个领域都有着非常广泛的应用。本发明着重混合转移分布模型与高阶隐马尔科夫模型的巧妙结合,构造出高阶HM-gMTD模型,然后运用EM算法,对新模型实现了主要参数的求解。最后为了衡量一个模型的好坏和对不同的模型进行比较,我们选择准则函数。模型比较的最佳准则函数,既考虑到模型对原始数据的拟合程度,又兼顾模型中所包含的待定参数的个数,并且对二者做出合理的权衡。与同类成果相比的优势分析:本发明主要是针对HM-gMTD模型的进一步改进,提出一个高阶HM-gMTD模型,使其在降低计算的复杂度的同时,提高预测的准确性。
电子科技大学 2021-04-10
棒钢生产线在线轮廓与缺陷监测仪
本技术采用发明专利激光锁定成像技术,透过高温火焰监测高温高热目标,用于高温钢棒材轮廓尺寸和表面缺陷在线监测系统。系统采用非接触机器视觉,激光锁定成像和线结构激光轮廓测量技术,使用三台高速工业像机和三台工业激光器,可实现对圆钢和六角钢的轮廓各项尺寸和表面缺陷的同时在线测量。轮廓尺寸可对钢坯的K1、K2、外邦、里邦四个参数的测量;表面缺陷可对:钢坯表面裂纹、刮伤、结疤、折叠等多种缺陷进行检测。 本设备可以对直径为12~55mm的圆钢和对边尺寸在22~35mm的六角钢进行精确检测,轮廓尺寸的检测精度:≤±0.2mm;裂纹的检测精度:能对深度≥0.3mm、宽度≥0.3mm、长度≥5mm的表面裂纹进行精确检测,当监测出钢坯尺寸超标或检测到钢坯表面缺陷时,系统会立即发出警报,以便在棒材从最后生产线流出时,及时将不合格部分切除或挑出,避免产品流入市场,提高产品合格率。本设备已在贵阳特钢生产线上长时间使用。 本设备采用整体水冷系统和高压气罩,可以较好地解决钢坯生产线上高达1000℃度的现场环境温度和浓重的粉尘,以保证图像传感器能在高温、高湿、浓粉尘的环境下,获取真实的棒材轮廓图像和真实钢坯表面图像。同时系统可将连续生产一个月的轮廓尺寸数据和裂纹图像数据进行保存,随时可查看分析生产线上钢坯的生产情况和生产线的运行状况。 设备使用线结构激光轮廓测量技术和激光锁定成像技术,以非接触方式测量钢坯的轮廓和表面裂纹,体现了现代测量技术非接触、快速、全面、抗干扰、计算机数据管理的优点。设备的投入使用通过提高生产钢坯的合格率,降低年生产成本和资源能耗,具有较高的经济效益和社会生态效益。 本设备性能优于意大利、德国和美国同类监测系统,售价150万,远低于国外监测系统。技术国内独家。已申报两项国家发明专利,已获得软件著作权。寻求投资入股,寻求开拓国内外市场公司。
电子科技大学 2021-04-10
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