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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
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
以PASP为主剂的绿色水处理剂及促进叶菜作物 营养吸收的技术
PASP既是一种应用于水处理和农作物增产的新技术,也是一种绿色环保的新材料和新产品。与目前大量使用的含磷的水处理药剂容易造成水域污染和富营养化相比,由于PASP不含磷,可以避免水体富营养化更加符合环保的要求的特点。PASP除了有明显的水处理阻垢效果外,还发现可应用于水处理中作为防腐蚀的缓蚀剂,以及应用于农业蔬菜和瓜果等增产。本技术采取天冬氨酸单体的本体热聚合一步反应制备合成,可以降低成本,有较好的性价比和经济效益。
华东理工大学 2021-04-11
一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂及制备方法
项目成果/简介:本发明涉及一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.该菌剂由吉氏贪铜菌制成,为球形固体颗粒,表面光滑,富有弹性,机械强度好,吉氏贪铜菌保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏日期:2015年8月7日,保藏号CGMCC?No:11179.该菌剂的制备操作步骤如下:1.在LB固体培养基中活化吉氏贪铜菌,得到活化菌种;2.将活化菌种接种于LB液体培养基中,摇床培养,得到菌悬液;3.将菌悬液离心分离得到湿菌体;将湿菌体和海藻酸钠水溶液混合得到混合液;将混合液加入到等体积的氯化钙溶液中,静置,过滤,收集沉淀的固体物质,即得到球形固体颗粒状的用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.通过降解实验发现,该菌剂对2,4-D的降解效果良好.
安徽农业大学 2021-04-10
一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂及制备方法
本发明涉及一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.该菌剂由吉氏贪铜菌制成,为球形固体颗粒,表面光滑,富有弹性,机械强度好,吉氏贪铜菌保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏日期:2015年8月7日,保藏号CGMCC?No:11179.该菌剂的制备操作步骤如下:1.在LB固体培养基中活化吉氏贪铜菌,得到活化菌种;2.将活化菌种接种于LB液体培养基中,摇床培养,得到菌悬液;3.将菌悬液离心分离得到湿菌体;将湿菌体和海藻酸钠水溶液混合得到混合液;将混合液加入到等体积的氯化钙溶液中,静置,过滤,收集沉淀的固体物质,即得到球形固体颗粒状的用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.通过降解实验发现,该菌剂对2,4-D的降解效果良好.
安徽农业大学 2021-04-29
泥岩泥化物高效固化剂
随着国家经济的快速发展,高速公路建设及煤炭能源工业迅猛发展,但在路基修筑 中常常遇到泥页岩一类的易软化、泥化岩层,特别是在煤矿巷道中,底板大多为泥岩, 在水及车辆碾压作用下发生严重泥化,极大影响路基质量及交通运输。为解决泥岩泥化 问题,开发了一种高效泥化物固化剂,通过将固化剂材料撒在泥化物上,并进行搅拌, 然后碾压密室后即可,固化后的固化体可直接作为低等级公路无铺面道路,也可作为高 等级公路路基。 对泥化物的含水量及粒度没有特别要求,根据用途不同,选择不同固化剂掺量比例。 泥化物固化体 1d 强度可达到 4MPa。
同济大学 2021-04-11
食品冷链物流蓄冷剂研发
项目简介: 近年来随着电商发展,冷链物流行业发展迅猛。但是和冷链物流 相配套的相关材料和装备发展严重滞后。本项目利用食品级原料研制 了一系列冷流物流配套的相变蓄冷剂及其产品蓄冷软包材、蓄冷包、 蓄冷板等,已经在天津天乐研究院(南开大学津南研究院)试生产, 产品得到了冷链物流行业内高度关注。 技术特点:冷链物流蓄冷剂及其蓄冷软包材等产品采用食品级原 料,一系列配方,无毒、无害、无污染、可循环多次使用。 进一步的研究集中在蓄冷剂的原材料研究,提高配方蓄冷剂的相 变潜热、降低成本,优化生产工艺等方面。 该项目于 2015 年 7 月在南开大学津南研究院注册成立天津冰利 蓄冷科技有限公司。目前,公司通过了 ISO9001:2015 质量管理体系 认证、ISO14001:2015 环境管理体系认证、SGS 产品菌群和毒性检测、DGM 航空运输条件鉴定,从配方到生产工艺到生产设备均有专利保 护。 公司目前年产食品冷链蓄冷剂 1.5 万吨,拥有自动化制剂生产线 一条、自动化冰利膜灌装生产线四条以及自动化冰利包生产线两条。 已与阿里巴巴集团盒马鲜生、大润发集团、顺丰集团、复华集团签订 了长期供货协议。 所需条件支持:本项目拟在长三角地区建立分厂,需要厂房及资 金支持。 
南开大学 2021-04-11
重质燃料油添加剂
随着原油重质化和重质油品轻质化加工技术的发展,用于石油化工加热炉燃料油的质量、燃烧性能越来越差、粘度越来越高;为利用催化装置的甩油,将其过滤后加入燃料油中,使燃料油中铝或其它重金属成分增加。由此使得燃料油雾化质量差、不完全燃烧损失增加;烟气中熔融状态的物质多,辐射炉管结垢严重。不但使得石油化工加热炉热效率降低,而且使得石油化工加热炉辐射室传热量减少,处理能力不满足生产需要。为了消除燃料油的质量、燃烧性能变差给石油化工加热炉运行带来的不利影响,保证石油化工加热炉“长、安、稳、满、高效”运行和减少排烟对大气的污染,我公司开发研制出具有减粘、促燃、减少S0x生成量和减缓辐射炉管结垢性能的油溶性重质燃料油添加剂。技术指标为: 添加剂加入量小于0.5%。 燃料油的粘度降低30%。 燃料油的燃烧速度提高3~8倍。 石油化工加热炉热效率提高2%。 烟气中S0x浓度降低50%。 辐射炉管结垢速率降低80%~90%。 添加剂在使用中对生产装置、管线无不良影响。
北京科技大学 2021-04-11
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