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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
西安交大科研人员在复杂疾病罕见变异研究策略方面取得重要进展
全基因组关联研究(GWAS)已经发现了数千种与人类复杂疾病易感性密切相关的常见遗传变异。利用GWAS发现的常见遗传变异计算的多基因风险评分已被广泛应用于复杂疾病的遗传结构分析和疾病风险预测。
西安交通大学 2022-04-12
华东师大殷东敏研究团队发现嗅觉调控的外周靶点
近年来,科学家们对嗅觉调控相关神经环路的研究取得了较大进展,但对嗅觉调控的外周靶点还知之甚少。
华东师范大学 2022-03-10
关于微腔表面对称性破缺诱导非线性光学的研究
二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最重要的非线性光学过程之一。由于结构反演对称性的限制,常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面,这种反演对称性可以被打破,进而诱导出二阶非线性光学响应。然而,传统的表非线性光学效应转换效率极低,且体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。在本项研究工作中,课题组人员利用超高品质因子回音壁光学微腔在实验上获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。研究人员发展了一种动态相位匹配方法,利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制,高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振,实验上获得的二次谐波转换效率相比传统表面非线性光学增强了14个数量级。研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析,成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号,排除了体相电四极响应的干扰。
北京大学 2021-04-11
复杂环境下浅埋大断面隧道超长水平冻结施工技术研究
课题组针对隧道水平冻结距离长、埋深浅、 断面大、水文地质条件复杂等难题,研制了长距 离水平冻结管新型连接方式、新型冻结管钻头和 有线定向仪跟管钻进新技术,实现了水平冻结管 钻进过程中实时定向控制;水平冻结孔终孔注浆 新工艺,有效地控制了地面沉降。
安徽建筑大学 2021-01-12
全球城市用地扩张对生态系统影响的最新研究成果
  陆地生态系统是全球陆地碳循环过程中重要的碳汇,同时,由于气候干旱、城市扩张等因子的扰动作用,陆地生态系统可释放大量二氧化碳,而成为碳源。作为陆地生态系统的指示因子,陆地NPP不仅反映了植被的光合生产能力,而且直接反映了生态过程(如碳源/汇)。全球陆地NPP的时空变化和影响机制具有较大的不确定性,是科学界争论的一个重要焦点。对城市用地扩张和气候驱动因子二者的陆地NPP响应进行单独分析的研究成果已有很多,但综合探讨城市扩张因子和气候驱动因子对陆地NPP变化的影响和相对贡献的研究较少,尤其是在全球尺度上的分析目前仍然处于空白。本研究利用30米分辨率的GlobeLand30数据分析了2000-2010年全球城市用地时空动态,同时结合MODIS的NPP产品(MOD17A3)、CASA模型和LPJ-Hydrology模型计算陆地NPP的时空分布,进而全面探讨过去十年间全球城市用地扩张和气候驱动因子对陆地NPP的影响。研究发现,2000-2010年全球城市用地扩张导致陆地NPP呈现减少的趋势(22.4 TgC year-1),这抵消了由气候驱动因子导致的NPP增加部分的30%。本研究分析了全球城市用地扩张和气候驱动因子对同期陆地NPP变化的影响和相对贡献,研究成果对于理解全球陆地NPP变化的复杂机制具有重要意义。
中山大学 2021-04-13
移动数据库在智能手持设备中关键技术应用研究
【应用领域】将研究内容实际应用于“医务通”中,实现医史文献类资源在“医务通”中各项功能的应用。 【技术特点】 针对医用智能手持设备或移动通讯设备中所需信息构建客户端移动数据库以及服务器端数据库。具体分析同构与异构操作系统支持的数据库部署问题,解决数据库数据复制与缓存、移动事务处理等关键技术客户端与服务器端数据同步问题,研究信息检索层次结构、检索结果返回方法,从关键技术和应用实例整理出移动数据库设计应用成果,为其他行业智能手持设备或移动通讯设备提供一个可借鉴的经验,填补技术市场相关知识资源的空白。    【主要技术指标】 (1)数据复制与缓存技术 数据复制与缓存技术是解决移动数据库断接性的关键技术,即在现有DBMS基础上进行修补以适应移动计算。 (2)移动事务处理 针对移动事务的移动性、长事务、易错性以及异构性的特点,进行对数据库的可靠的查询和更新。 (3)数据库构建和部署 由于移动数据库的内容是服务器数据库的一部分,所以联机服务器数据库进行查询时就要考虑到构建的结构。另外移动设备的操作系统有多种,如常见的Windows CE、Symbian等系统。针对不同的系统进行部署时要解决关键的接口问题。 【推广应用前景】 移动数据库技术不但可以应用于医疗行业,如医务人员实时查询、医院查房问诊记录等,还可以配合GPS技术用于智能交通管理、大宗货物运输管理和消防现场作业等。 移动数据库技术将为医疗卫生、制造业、零售业、金融业等领域嵌入式系统与网络应用开辟更加广泛的前景。 【进展情况】 论文3篇、社区儿童电子档案系统演示系统 1套、医务通模拟演示样机 1台、手机客户端1款、计算机软件著作权登记 2项。  
南京中医药大学 2021-04-13
克氏原螯虾1年双季高效健康养殖技术研究
已有样品/n克氏原螯虾1年双季高效健康养殖技术研究。  成果简介:选择1龄虾作为繁殖亲本,其亲虾抱卵率、孵化率和苗种成活率都较选择2龄虾要高。采用插网分割技术,将水体分割成若干个小水体,有效扩大克氏原螯虾繁殖的面积,大大地增加了其繁殖数量。采用8月份和9月份分别投放亲虾繁殖和合理捕大留小的培育方法,可获得2季苗种,使苗种产量较原来翻一番以上。采用1年双季商品虾养殖技术,第一季商品虾养殖为4月上旬至6月,第二季商品虾养殖为6月至8月中旬。亩产量达到500kg。  应用前景:可在长江中下游地区广泛推广应
华中农业大学 2021-01-12
泰乐菌素和替米考星残留ELISA方法及试剂盒研究
研发阶段/n本成果通过对泰乐菌素小分子的改造,合成了人工免疫原和包被原,首次制备出高效价(1:128000)的特异性单克隆抗体,建立了猪肌肉和肝脏组织中泰乐菌素和替米考星多残留检测ELISA方法。以上述方法为基础,在国内外首次研制出同时检测泰乐菌素、替米考星在猪肌肉和肝脏中残留的ELISA试剂盒。通过与HPLC法的比对试验、动物残留试验,并经多家检测机构和研究单位的复核和应用,结果表明该试剂盒技术参数能满足对这两种化合物残留监控要求,适用于泰乐菌素和替米考星多残留的快速检测。整体技术指达到国际领先水
华中农业大学 2021-01-12
地下工程混凝土结构早期性能演化机理及其工程应用研究
近十年来,大型地下工程尺度达数百米、体量增至上万平方米;建设条件和使用环 境的特殊性给这类地下工程的施做带来极大的挑战。针对地下工程结构现浇混凝土施工 的特征,项目研究从混凝土材料与构件早期性能测试、地下工程混凝土结构早期性能设 计方法、以及施工控制技术等方面展开。 项目研究内容涵括混凝土材料科学与技术、结构设计方法、施工技术与组织等方面 的技术难题。理论方面研究了混凝土材料微观结构形成的物理化学变化与内部温度场、 湿度场的复杂作用过程,并考虑结构宏观层次荷载产生的应力场,建立了多场耦合作用 下复杂结构早期物理力学性能演化机理模型;在早期性能试验测试技术研究中,首次建 立了混凝土主动约束早期变形性能试验方法和操作程序,自行研发了试验装置与自动测 试仪器;融合地下工程混凝土结构早期变形、抗裂能力等提出了地下结构早期性能设计 方法,突破了承载能力极限状态设计的思想;通过仿真分析指导工程实践,结合现场远 程监控技术,实施混凝土改性、构件抗裂设计、养护技术等控制早期性能演化的技术措 施。 研究成果已成功应用于超高层建筑、地下综合体、隧道工程等数十项重大工程,并 为日本地铁 13 号线混凝土早期变形性能分析和香港金门公司地下工程早期变形控制所 采纳,取得了良好的效果。 研究成果的应用不仅可提高地下工程质量,保障其预期服役性能;还可促进信息技 术在传统土木行业的应用;同时,混凝土结构早期性能设计方法的思想可应用于其他结 构工程,对于保障基础设施可持续发展有重要意义。
同济大学 2021-04-13
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