- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
类珊瑚状钙钛矿纳米结构用于增强钙钛矿太阳能电池的光捕获与加速电荷提取
摘要： 通过使用二甲基甲酰胺/异丙醇（DMF/IPA）作为共溶剂进行简便的表面修饰，在致密钙钛矿基础层上生长出一种新型珊瑚状钙钛矿纳米结构层。扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析揭示了这种新形貌的生长机制，其由钙钛矿分解与重结晶、过量PbI?提取以及珊瑚状纳米结构钙钛矿层的依次形成构成。这种珊瑚状钙钛矿纳米结构产生了显著的光散射效应，提升了光捕获效率，从而增强了光电流密度。此外，钙钛矿太阳能电池的几何构型从平面结构转变为体异质结结构，由于所得钙钛矿层与空穴传输层界面处的高比表面积，加速了电荷分离与提取过程。优化后的钙钛矿太阳能电池展现出令人瞩目的19.47%光电转换效率（PCE），而原始电池仅为17.19%。
关键词： 太阳能电池、体异质结、光捕获、珊瑚状纳米结构、表面改性、钙钛矿
更新于2025-11-21 11:01:37
-
氮掺杂碳纳米管上天然光系统的定向纳米级自组装用于太阳能收集
摘要： 天然光合系统（PSs）因其高效的能量转移量子效率而备受关注，被视为生物太阳能采集器。然而，与固体电极杂化的PSs由于界面特性不佳和PSs随机取向，导致光捕获效率较低，这些因素均会阻碍电荷的高效提取与转移。本研究报道了通过静电相互作用实现天然PSs与氮掺杂碳纳米管（NCNTs）的无连接剂定向自组装。NCNTs上质子化的氮掺杂位点促进了带负电的PSs基质侧自发固定，无需绝缘聚合物连接剂即可形成有利于电子转移的理想取向。所得PS/NCNT杂化材料的光电流密度达1.25±0.08 μA cm?2，显著高于分别用聚乙烯亚胺（0.60±0.01 μA cm?2）和十二烷基硫酸钠（0.14±0.01 μA cm?2）稳定的PS/CNT杂化材料。该研究强调了无连接剂组装PSs形成定向杂化结构对构建高效光捕获电极的重要性。
关键词： 光捕获、静电相互作用、光系统、氮掺杂碳纳米管、自组装
更新于2025-11-14 15:29:11
-
迷宫状卤化物钙钛矿薄膜用于高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池
摘要： 无电子传输层（ETL）的钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有结构简单、成本低廉和制备工艺简便等显著优势。然而，电流泄漏（钙钛矿薄膜覆盖不足）或电荷提取能力差导致的严重载流子复合问题，严重制约了无ETL PSCs的性能表现。本研究采用添加剂辅助的形貌工程策略，构建出具有致密底层与迷宫状顶层的独特双层钙钛矿薄膜。这种迷宫状钙钛矿薄膜使无ETL PSCs实现了18.5%的光电转换效率（PCE）且迟滞效应可忽略，这归因于所得钙钛矿薄膜更高的结晶度与优异的光捕获能力，以及空穴传输层（HTL）/钙钛矿界面处增强的空穴提取效率。该工作为调控钙钛矿薄膜形貌提供了简易方法，并揭示了促进载流子提取与高性能无ETL钙钛矿光伏器件之间的关联机制。
关键词： 光捕获、形貌工程、添加剂、钙钛矿太阳能电池、电荷提取
更新于2025-10-22 19:40:53
-
花朵的紫外线图案通过聚合物复制品显现——由表面结构所致
摘要： 被子植物与其传粉者经历了紧密的协同进化。对植物和传粉者而言，视觉信号系统的功能对生存至关重要。由于许多昆虫的视觉感知频率范围延伸至紫外（UV）区域，植物的紫外图案在花-传粉者互作中起重要作用。众所周知，许多花朵花瓣细胞中含有吸收紫外的色素，这些色素定位于液泡中。然而，花瓣表面微观结构对紫外反射的贡献仍不明确。表面结构与其反射特性之间的关联对仿生应用（如光伏领域）也具有重要意义?；谇捌谘芯?，我们选取了具有明显紫外图案的三种模式物种，探究表面结构对紫外信号的可能贡献。通过复制技术，我们将花瓣表面结构转移至透明聚合物上。在紫外光照射下，观察到复制品中呈现出与原始花瓣惊人相似的结构化图案。该实验首次证明表面结构参数能增强紫外辐射的吸收量。分光光度测量显示，紫外吸收区域的反射率比紫外反射区域低达50%。对紫外反射区与吸收区的微观形貌对比表征表明，层级状表面结构原则上会导致更多吸收。因此，我们的实验证明了基于结构的紫外反射放大效应，为设计仿生减反射或强吸收表面提供了研究起点。
关键词： 层级结构、仿生学、光吸收、光捕获、光反射
更新于2025-10-22 19:40:53
-
光合作用中的量子特性由振动动力学决定。
摘要： 我们证明，对于通常用于描述生物光捕获的多能级自旋-玻色子（MLSB）哈密顿量而言，量子与经典动力学之间的区别完全由热环境决定。特别是，任何具有经典浴中经典相互作用的MLSB模型，在其吸收和能量转移动力学上与涉及耦合谐振子的经典模型完全等效。这一结果在线性响应范围内对脉冲和非相干激发均成立。在生物学背景下，这一发现突出了振动动力学在决定光合光捕获"量子性"中的核心作用，特别是在形成光合能量漏斗的过程中——激发能通过一系列下坡能量转移事件在反应中心附近聚集。这些发现支持了该能量漏斗纯粹源于量子力学机制的观点，尽管它并不依赖于纠缠。
关键词： 振动动力学、能量转移、光合作用、量子性、光捕获、自旋-玻色子模型
更新于2025-09-23 15:23:52
-
石墨烯吸收率的宽带光捕获增强
摘要： 石墨烯的低光学吸收率限制了基于石墨烯的光电器件的量子效率。我们展示了一种在简单立方木堆光子晶体内部插入石墨烯的结构，该结构实现了吸收率的宽带增强。由于该结构中存在光谱范围宽且密集的共振模式（尤其是那些几乎平行于光子晶体与背景材料界面传播的模式），从而产生了显著的光捕获效应。我们证明其整体吸收率比独立裸露的单层石墨烯高出约10至17倍（带宽与中心频率比为0.3时），以及高出约5至11倍（带宽与中心频率比为1.33时）。三层单层石墨烯的分散式插入结构在带宽与中心频率比为0.3时实现了约70%的整体吸收率。
关键词： 吸收率、宽带增强、石墨烯、光捕获、光子晶体
更新于2025-09-23 15:23:52
-
正交相Al1?xInxFeO3钙钛矿的有效质量和光学性质：一项第一性原理研究
摘要： 采用第一性原理计算研究了AlFeO3及Al1?xInxFeO3（x=0.25、0.5、0.75）的电子与光学性质。计算了导带底（CBM）和价带顶（VBM）附近的电子结构以及Γ点处空穴与电子的有效质量。所有x值下电子有效质量均小于空穴（mc1⊥, mc1‖ (me*) < mv1⊥, mv1‖, mv2⊥, mv2‖ (mh*)），这有助于实现理想的光催化性能。研究发现电子有效质量张量呈各向同性（与空穴不同）。静态介电常数、折射率、消光系数和吸收系数等光学常数与硅相当。所有研究相在可见光区均存在最大吸收峰，使掺铟AlFeO3适用于能量收集应用。根据我们先前研究（Sudha Priyanga和Thomas，2018）发现，计算所得带隙值可能低估约0.5 eV。即便如此，所报道的物相仍与光捕获相关。
关键词： AlFeO3，光学性质，第一性原理计算，有效质量，光捕获
更新于2025-09-23 15:22:29
-
并五苯-C60界面的电荷转移过程与载流子动力学
摘要： 五苯并（PEN）与富勒烯（C60）的异质结构作为研究两种有机半导体内部界面的明确小分子模型体系，持续引发科学界关注。它们是形成给体-受体组合的典型代表，用于研究有机光伏中的基础光电子过程。尽管这些材料在激子解离方面具有重要意义，但其界面电荷转移（CT）态的能量学特性及微观激发动力学尚未阐明，仍是当前讨论焦点。本研究通过稳态和时间分辨光致发光测量，分析了这两种材料堆叠异质结构的特性。所有实验均在可见光和近红外光谱区域进行，因为预计CT态能量低于相应块体材料的基本电子跃迁能级。我们发现了一个特征性的界面特异性发射峰（约1.13-1.17 eV），将其归因于界面CT态。该发射峰的激发能量依赖性揭示了两种组分材料中形成激子的复杂弛豫动力学。此外，对C60激子动力学的分析表明，在与PEN形成界面时，该激子态的寿命会缩短。这种猝灭现象被归因于长程相互作用，即激发态能量弛豫至界面CT态的过程。
关键词： 有机异质结构、电荷转移激子、光捕获、给体-受体对、有机薄膜、并五苯、富勒烯
更新于2025-09-23 15:22:29
-
通过手性向列结构硬模板制备的光子二氧化钛薄膜在环境领域的应用
摘要： 本研究采用纤维素纳米晶体（CNCs）作为生物模板，通过两步硬模板法制备了具有光子结构的介孔TiO2。该策略能将光子薄膜（生物模板）的手征螺旋（CN）结构复制到TiO2薄膜中。通过蒸发诱导自组装（EISA）法制备了一系列不同硅/SiO2复相光子薄膜重量比率的彩虹色CNCs薄膜，仅通过调节硅与CNCs生物模板的比例，即可实现虹彩色及可调布拉格反射波长的转变。偏光显微镜（POM）分析显示氢化SiO2/CNCs薄膜具有双折射现象及手征螺旋结构的典型指纹特征。以SiO2薄膜为硬模板获得的TiO2薄膜也呈现相同双折射特征，证实手征螺旋结构成功转移至TiO2材料。随后通过扫描电镜（SEM）、POM、能量色散X射线光谱仪（EDX）和瞬态微波电导率（TRMC）等技术研究了其光学、形貌及电子性能，并利用高效液相色谱（HPLC）跟踪苯酚降解过程评估光催化活性。结果表明：相比非结构化介孔TiO2，采用手征螺旋SiO2薄膜作硬模板构建的TiO2结构膜具有更优的光催化性能。
关键词： 硬模板、纤维素纳米晶体、虹彩薄膜、蒸发诱导自组装、光捕获、酚类降解、手性向列结构
更新于2025-09-23 15:22:29
-
利用非对称等离子体谐振器阵列实现光的完全捕获
摘要： 在介质间隔金属层上的金属微/纳结构对光的捕获/吸收已被广泛研究，但结果的差异性表明其完美性存在不确定性。本文提出一种改进结构，在每个晶胞中设置非对称谐振单元以实现光的完全捕获/吸收。该结构原理上基于临界匹配条件下耦合的非对称谐振器反相振荡，使得谐振单元的漏辐射在远场完全抵消，从而确保近场中光被完全捕获/吸收。该结构可应用于光电子和生物化学传感器件以实现强光-物质相互作用。
关键词： 等离子体激元谐振器阵列、光捕获、光电器件、生物化学传感、非对称谐振器
更新于2025-09-23 15:21:01