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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
一种丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜的快速成型方法
本发明涉及一种丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜的快速成型方法,目前还没有一种制备条件温和,生产过程绿色环保的丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜的成型方法。本发明将丝胶蛋白溶液干燥得丝胶蛋白膜;该膜浸入体积浓度35-45%乙醇溶液中,7-15min后取出得乙醇处理丝胶蛋白膜;将乙醇处理丝胶蛋白膜置于浓度为100mmol/L的CaCl2溶液中浸渍处理5-20s得浸渍处理丝胶蛋白膜,再置于浓度为60mmol/L的Na2HPO4溶液中浸渍处理5-20s得一次交互浸渍处理丝胶/羟基磷灰石复合膜,再重复用CaCl2溶液和Na2HPO4溶液浸渍处理得丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜。本发明制备条件温和,生产周期短和绿色环保。
浙江大学 2021-04-13
一种压电与光电复合的流体流速流向测量装置及其方法
本发明公开了一种压电与光电复合的液体流速流向测量装置及 其方法,装置包括圆柱体,压电纤维束,激光发射准直模块,弹性阻 尼体,底座,二维 PSD 位移传感器,PSD 承载及信号放大电路板,以 及测量数据处理模块;本发明利用弹性圆柱体以及安装在圆柱体内部 中心轴线区域的压电纤维束,将流体的流动转换为浸入流体中的圆柱 体的偏转运动,以及压电纤维束随圆柱体偏转产生压差,利用圆柱体 的偏转与流体流向的关系,以及压电纤维束压差与流体流速的关系, 实现流体的流速和流向的测量。本发明结
华中科技大学 2021-04-14
一种压电与光电复合的流体流速流向测量装置及其方法
本发明公开了一种压电与光电复合的液体流速流向测量装置及 其方法,装置包括圆柱体,压电纤维束,激光发射准直模块,弹性阻 尼体,底座,二维 PSD 位移传感器,PSD 承载及信号放大电路板,以 及测量数据处理模块;本发明利用弹性圆柱体以及安装在圆柱体内部 中心轴线区域的压电纤维束,将流体的流动转换为浸入流体中的圆柱 体的偏转运动,以及压电纤维束随圆柱体偏转产生压差,利用圆柱体 的偏转与流体流向的关系,以及压电纤维束压差与流体流速的关系, 实现流体的流速和流向的测量。本发明结构简单,体型小巧,可以减 少对
华中科技大学 2021-04-14
粘弹性PDMS复合膜及其在渗透汽化脱有机物的应用
本成果PDMS复合膜由平板基膜和致密的粘弹性选择层组成。通过调整硅油的交联密度,使硅油从粘性状态转变成粘弹性状态,制备成粘弹性膜。相比较于硅油基弹性膜,硅油基粘弹性膜具有制膜周期短、成膜的铸膜液可以长期储存、制膜的能耗低等优点。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 PDMS 渗透汽化膜不仅疏水亲有机物,而且具有优良弹性、化学稳定性、耐热耐寒性,可广泛应用于醇类、醚类、酯类、酚类、酮类、卤代烃类、芳香族烃类等有机物的渗透汽化分离,是目前研究最多的 PV 透有机物膜之一。然而,传统的PDMS弹性复合膜存在制备周期长、制备的铸膜液不易储存和制备能耗高的缺点。另外,传统的PDMS弹性膜对于有机物回收的渗透通量大约1 kg/m2 h,不足以工业应用。因此,如何高效的制备一种高渗透通量的PDMS膜复合膜是目前面临的一个问题。 本成果PDMS复合膜由平板基膜和致密的粘弹性选择层组成。通过调整硅油的交联密度,使硅油从粘性状态转变成粘弹性状态,制备成粘弹性膜。相比较于硅油基弹性膜,硅油基粘弹性膜具有制膜周期短、成膜的铸膜液可以长期储存、制膜的能耗低等优点。另外,硅油基粘弹性膜具有更灵活的分子链和更大的自由体积,从而获得更高的渗透通量。
华中科技大学 2022-07-27
涡轮叶栅表面弱化换热机理与气热复合反问题的研究
涡轮叶栅表面弱化换热机理与气热复合反问题的研究建立了叶片气动与传热的多目标优化设计平台。叶栅参数的优化效果优于局 部型线的优化效果,优化叶片表面传热量下降 20%。研究叶片前缘和端壁 3D 造 型与气动优化方法,实现对叶栅前缘边界层分离的推迟,并降低由此引起的壁面 二次流的强度,从而降低了叶栅端壁热负荷 5%~10%。证明“弱化叶栅表面传热” 的新思路是具有理论可行性和工程应用价值的。
上海理工大学 2021-01-12
一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的热压设备
本发明公开了一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的热压设备,该设备包括:由上下两个热压头共同组成的热压装置,位于热压装置的外侧用于将片材提供给真空拾放装置的上料装置,用于从上料装置的片材料盒中取料并将片材输送至下热压头上的相应叠合位置的真空拾放装置,位于柔性薄膜的输送路径上用于将输送中的柔性薄膜撑起一定高度的撑膜装置,以及分别用于对柔性薄膜的输送位置和片材上料位置等信息进行检测和反馈的薄膜检测装置和上料检测装置。通过本发明,能够同时实现热压、上料、拾取和转移等多种功能,结构紧凑,便于控制和操作,并利用视觉定位技术和独立的热压装置支撑框架来进一步保证薄膜叠层的精度。
华中科技大学 2021-04-11
1000KN/100吨微机控制电液伺服万能材料试验机
       1000KN/100吨微机控制电液伺服万能材料试验机机械结构原理 本设备主体部分由高度可调的支撑架[由机座、丝杆及移动横梁(下钳口座)组成]和工作框架[由工作油缸、活塞、台板、支架及上横梁(上钳口座)组成]。其工作原理为:由高压油泵向工作油缸供油,通过活塞运动,推动台板和上横梁(上钳口座)向上运动,进行试样的拉伸或压缩试验。拉伸试验在主机的上横梁与移动横梁之间进行,压缩试验在主机的台板与移动横梁之间进行。试验空间的调整通过驱动机构(升降电机、链轮、链条等)驱动双丝杆同步旋转使移动横梁升降达到。 1000KN/100吨微机控制电液伺服万能材料试验机电气原理 本设备采用三相380V、两相220V 50Hz交流供电。主回路包括油泵电机和升降电机,在主回路和控制回路中分别接有熔断器以防止过大的电流,在油泵电机和升降电机前还串联了热继电器以防止电机过载。   1000KN/100吨微机控制电液伺服万能材料试验机开箱验收 当您开箱后,请根据定货合同和装箱单对设备及附件的数量进行核对并检查是否完整,如发现短缺或损坏请尽快通知本公司以便及时处理。
河北建仪仪器设备有限公司 2025-06-27
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