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oe1(光电查) - 科学论文

75 条数据
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  • 采用不同尺寸TiO?纳米晶制备的分层光阳极用于增强量子点敏化太阳能电池的光捕获

    摘要： 以直径为20纳米（T20）、40纳米（T40）和60纳米（T60）的TiO?纳米晶（NCs）为起始材料，在FTO玻璃上构建了三种TiO?光阳极。同时，通过逐层沉积T20、T40和T60在FTO玻璃上制备了三层复合光阳极（T60/T40/T20/FTO/玻璃）。采用连续离子层吸附反应法（SILAR）将这四种光阳极用CdZn?.??S?.??Se?.??量子点敏化，最终制得四种量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）。结果表明：三层复合光阳极QDSSC的效率最高，达3.95%。其短路光电流密度（Jsc）分别是T20、T40和T60基光阳极QDSSC的1.25倍、1.21倍和1.13倍。此外，随着TiO?纳米晶平均粒径从20纳米增至60纳米，Jsc从13.8 mA·cm?2提升至15.24 mA·cm?2。通过紫外-可见光谱、XRD和SEM对裸TiO?薄膜及CdZn?.??S?.??Se?.??敏化TiO?光阳极的光学性能、晶体结构和形貌进行了表征，并测量分析了QDSSCs的入射光子-电子转换效率、开路电压衰减和电化学阻抗谱，阐明了性能提升的内在机制。

    关键词： 量子点敏化太阳能电池、二氧化钛纳米晶体、光捕获、CdZn0.02S0.08Se0.92量子点、光阳极

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 富含铟的InGaN/GaN太阳能电池通过等离子体和介电纳米光栅实现性能提升

    摘要： 在本研究中，我们提出了一种富铟InGaN/GaN p-i-n薄膜太阳能电池，其集成了双纳米光栅（NG）结构：电池背面为银纳米光栅（Ag-NGs），正面为氮化镓纳米光栅（GaN-NGs）。有限时域差分（FDTD）模拟结果表明，该双NG结构能将入射阳光耦合至等离子体与光子模式，从而拓宽太阳能电池的光吸收光谱范围。观测显示，相较于无纳米光栅、仅正面纳米光栅或仅背面纳米光栅的电池，采用双纳米光栅结构的电池具有显著增强的光吸收效果。对含双NG结构电池的光吸收分析表明：长波长吸收增强主要源于背面Ag-NGs，短波长吸收增强则主要来自电池正面的GaN-NGs。在AM1.5G太阳光照条件下计算得出，经优化的双NG结构使短路电流密度（Jsc）和光电转换效率（PCE）显著提升——非偏振光（TM与TE平均）下Jsc从17.88 mA/cm2增至23.19 mA/cm2（约30%增幅），PCE从15.49%提升至20.24%（约31%增幅）。此外，斜入射光研究表明，双纳米光栅电池的Jsc显著高于无纳米光栅电池。

    关键词： 宽带吸收、FDTD模拟、光捕获、表面等离子体、纳米光栅、氮化铟镓太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 平面钙钛矿太阳能电池光学优化指南

    摘要： 有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池已成为一种效率飞速提升的通用光伏技术。其中平面结构因其低温加工特性、与叠层太阳能电池的兼容性及商业化潜力，成为首选结构。尽管该领域已取得诸多突破，但实现高效钙钛矿太阳能电池的光学机制仍缺乏深入认知。本文提出了一套综合指导方案，包含前/后传输层、钙钛矿层及透明导电氧化物的半解析厚度优化方程，通过改善减反射和光捕获性能来最大化钙钛矿太阳能电池的光电流。研究表明，通过调整（增减）CH3NH3PbI3（MAPI）型钙钛矿太阳能电池各功能层厚度，可实现超过2 mA cm?2的光电流提升。该指导方案经实验验证，并与已发表的MAPI实验及模拟结果相互印证。此外，针对各类钙钛矿提出的指导方案可推广至其他采用衬底结构设计的直接带隙吸光材料太阳能电池。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、光捕获、平面太阳能电池、减反射、厚度优化、优化指南、光学建模

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 利用横向与纵向氮化钛等离子体纳米光栅提升薄膜硅太阳能电池性能

    摘要： 利用等离子体纳米结构实现薄膜硅太阳能电池的光捕获已引起研究人员的广泛关注。氮化钛（TiN）作为一种新兴材料，其等离子体特性与金相似，同时兼具低成本、低损耗和CMOS工艺兼容性等优势。此外，由于TiN的光学特性受多种制备参数影响，该材料还具有优异的可调谐性。本研究采用横向与纵向TiN纳米光栅阵列作为垂直偏振器，将入射光限制在电池有源层内。通过光学与电学模拟表明，该设计通过激发表面等离子体共振及其引发的光捕获效应，显著提升了薄膜硅太阳能电池的性能。得益于TiN纳米光栅的应用，器件在近红外波段（裸硅层在此波段吸收较弱）实现了宽带吸收增强。所提出的薄膜电池实现了约26.46 mA/cm2的短路电流和12.27%的功率转换效率，证实了该设计对提升薄膜光伏系统性能的有效性。

    关键词： 氮化钛（TiN）、光捕获、薄膜硅太阳能电池、等离子体纳米结构

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于ZnO纳米棒-TiO2纳米管复合光阳极的染料敏化太阳能电池增强型光捕获性能

    摘要： 本研究采用两步合成法制备了TiO?/ZnO复合纳米材料（TZ），作为染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极的潜在应用材料。通过电化学氧化法在钛片上生长二氧化钛纳米管，再以等摩尔浓度（0.1M）前驱体通过水热法在TiO?纳米管表面修饰氧化锌纳米棒。通过改变水热反应温度寻找最佳工艺参数，发现该温度能显著提升ZnO修饰密度从而提高光电转换效率。当水热温度为130°C时，光阳极表征效率达到1.67%，是TZ光阳极的两倍性能。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）技术对TZ修饰的TiO?光阳极（以等摩尔0.1M前驱体水热法制备）进行表征，结果显示其光电转换效率（1.67%）高于纯TiO?纳米管DSSC（0.81%）。光电转换效率的提升归因于TZ光阳极的协同效应、更低的复合速率及电荷转移电阻。

    关键词： 二氧化钛纳米管阵列、光捕获、水热法、氧化锌、染料敏化太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 采用蒙脱土/CH<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub>纳米复合材料作为光活性层提升超稳定无封装钙钛矿太阳能电池性能

    摘要： 卤化铅钙钛矿（如甲基铵碘化铅MAPbI3）在单结太阳能电池中可实现近100%的内量子效率，但仍存在显著的热力学损耗，导致光子能量无法完全转化为器件光电压与性能。本研究设计了一种具有光捕获结构的新型棱柱状钙钛矿太阳能电池（Prim PVSC），通过调控串联电池内部的光路路径来缓解此类损耗——入射的高低能光子分别被四个具有不同带隙的水平排列MAPbIxBr3?x子电池捕获。该新型设计使四结串联器件实现了创纪录的5.3V开路电压及21.3%光电转换效率，为突破钙钛矿性能瓶颈提供了新途径。该器件架构在实际应用中亦可拓展至大面积柔性模组。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、光捕获、光电压、热力学损耗、功率转换效率

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 一种用于钙钛矿太阳能电池最大化光捕获的三维混合纳米线/微立方体光电电极

    摘要： 高性能光电器件需要在电极中实现高效的光捕获与管理。本研究报道了将减反射锐钛矿TiO2纳米线（TNW）阵列与CH3NH3PbI3微立方体（CMC）薄膜集成于新型双层架构。这种高孔隙率且相互连通良好的锐钛矿TNW阵列具有减反射特性，可增强透光率并为锚定钙钛矿光吸收层提供大面积接触表面。致密厚实的CMC薄膜则能实现高效光吸收。因此，采用TNW/CMC混合光电器件电极制备的钙钛矿太阳能电池（PSCs）在标准太阳光照下实现了高达20.1%的最佳光电转换效率（PCE），其短路电流密度（Jsc）达到23.2 mA cm?2，这归因于器件内部光捕获效率的最大化。

    关键词： 光捕获、钙钛矿太阳能电池、CH3NH3PbI3微立方体、光电电极、TiO2纳米线

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 多甲藻黄素-叶绿素a-蛋白的独特光物理性质

    摘要： 周质藻红素-叶绿素a-蛋白（PCPs）是甲藻中的水溶性捕光复合体。过去15年间，其独特的光捕获与能量传递特性已被深入研究。本综述旨在全面概述PCPs光物理学的各个主要方面，重点关注迄今尚未详细评述的领域，如振动光谱研究、理论计算及磁共振研究。文中还包含一段关于PCPs当前技术应用发展的内容。

    关键词： 甲藻黄素-叶绿素-蛋白复合物，甲藻黄素，类胡萝卜素，光?；?，光捕获

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [斯普林格材料科学系列] 周期性介孔有机硅材料 第281卷（制备、性能与应用）|| 电子与光学应用

    摘要： 本章探讨了PMOs在电子和光学方面的应用，例如电子设备、低k值PMO薄膜，以及其他光学应用，包括光捕获、光致发光以及传感和压印技术。

    关键词： 项目管理办公室、低k值PMO薄膜、光捕获、传感、电子设备、光致发光、压印

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 与电荷转移态的耦合是调节紫色细菌高效光捕获光学带的关键。

    摘要： 紫色细菌的光合装置通过激子离域和静态无序来调节其吸收带的位置和展宽，从而实现高效光捕获。其主要天线复合体LH2包含两个由相同细菌叶绿素色素组成的环——B800和B850，分别吸收800纳米和850纳米波长的光。长期以来存在一个未解之谜：强耦合的B850环的静态无序为何比B800环大数倍。我们发现这是由于B850环中激子与电荷转移态的混合所致。通过采用多尺度方法模拟LH2系统的线性吸收光谱，其中将激子哈密顿量推广至包含相邻色素对的电荷转移态，并利用分子动力学模拟从微观层面建模静态无序。结果表明，只有利用局域激发态与色素间电荷转移态耦合中的静态无序，才能获得高效光捕获所需的B850谱带充分非均匀展宽。

    关键词： 激子离域、B850、B800、电荷转移态、紫色细菌、LH2复合物、分子动力学模拟、静态无序、细菌叶绿素色素、光合装置、光捕获

    更新于2025-09-10 09:29:36