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通过连续兆声波喷涂CH<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub>实现大面积钙钛矿太阳能电池的高可重复性制备
摘要: 提出了一种简单、低成本、大面积且可连续扩展的涂层方法,用于制备混合有机-无机钙钛矿太阳能电池??⒘瞬捎?.7 MHz兆声雾化器的兆声喷涂方法,能制备出可重复性高的大面积高效平面钙钛矿薄膜。该涂层方法通过产生比现有超声喷涂技术更小更窄的雾滴,形成了具有大晶粒尺寸的均匀大面积钙钛矿薄膜。通过控制CH3NH3PbI3前驱体溶液的体积流量和反应温度,获得了高质量的钙钛矿活性层。器件最高效率达16.9%,21个样品的平均效率为16.4%。该方法在大面积太阳能电池(1 cm2)制备中的适用性也得到验证,其功率转换效率为14.2%,这是连续喷涂法制备大面积钙钛矿太阳能电池的最高效率记录。
关键词: 钙钛矿太阳能电池、连续工艺、喷涂法、大面积
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于液相剥离硒化铟的高灵敏度光电探测器
摘要: IIIA-VIA族层状半导体因其原子级薄的结构以及厚度依赖的光电特性(这些特性可实现超快响应和高灵敏度)在(光)电应用中备受关注。特别是二维硒化铟(InSe)凭借其高本征迁移率(>102 cm2 V?1 s?1)及适合可见光与近红外光探测的能带直接跃迁特性,已成为实现薄膜场效应晶体管和光电晶体管的有力候选材料。大规模(光)电应用开发的关键在于低成本、适合工业化生产的二维材料制备工艺(如液相剥离法)与高通量器件制造技术的结合。本研究通过异丙醇剥离β相硒化铟(β-InSe),并制备出基于喷墨涂布InSe的光电探测器,在可见光范围内展现出高响应度(蓝光455 nm激发下最大值达274 A W?1)和快速响应时间(15毫秒)。器件呈现栅压调控的n沟道晶体管导电特性。该研究表明液相剥离β-InSe是印刷高性能光电探测器的有效材料,这对发展工业化规模的二维材料光电器件至关重要。
关键词: 光电探测器、二维半导体、硒化铟、场效应晶体管、液相剥离、喷涂法、溶液加工
更新于2025-09-23 15:19:57
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主链中交替排列全共轭电子给体烷氧基取代联噻吩单元与电子受体苯并噻二唑基团的单材料有机太阳能电池
摘要: 由交替的电子给体(D)和电子受体(A)单元构成的主链共轭线性聚合物,已被制备用于测试其作为单材料有机太阳能电池(SMOSCs)中光活性组件的性能。其中D单元由在噻吩环3位带有己氧基、己氧甲基或己基的二噻吩共聚单元组成,A单元则为苯并噻二唑基团。通过低要求的氧化性FeCl3聚合工艺——分别以4,7-双(3-己氧基噻吩-2-基)苯并[c][2,1,3]噻二唑、4,7-双[3-(6-甲氧基己基)噻吩-2-基]苯并[c][2,1,3]噻二唑和4,7-双(3-己基噻吩-2-基)苯并[c][2,1,3]噻二唑为前驱体——高产率地获得了D-A聚合物,经甲醇分级后具有接近单分散状态的极低分散指数。这些材料经过全面的物理和结构特性表征后,采用不同光活性组分沉积工艺测试了其在SMOSCs中的光电转换效率。与开尔文探针力显微镜(KPFM)测量结果一致,基于共轭3-烷氧基噻吩和苯并噻二唑单元的聚合物展现出最佳光伏性能,这类完全共轭的交替D-A结构实现了显著光电流(Jsc = 2.63-3.72 mA cm-2)。
关键词: 交替D-A聚合物、烷氧基烷基取代基、光生电荷、单材料有机太阳能电池、喷涂法
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有高均匀性的喷涂SnO2电子传输层用于平面钙钛矿太阳能电池
摘要: 二氧化锡(SnO?)因其优异的电学和光学性能,已被证实是钙钛矿太阳能电池(PSCs)中有效的电子传输层(ETL)材料。本研究提出一种可行的喷雾涂布法制备SnO?薄膜,并采用该工艺制备的SnO?薄膜作为PSCs的电子传输层。基于喷雾涂布SnO? ETL的电池实现了17.78%的光电转换效率,与传统旋涂SnO?薄膜制备的PSCs性能相当。喷雾涂布制备的大面积SnO?薄膜展现出良好的器件性能重复性。研究表明,喷雾涂布法制备的SnO?薄膜可作为稳定高效PSCs的电子传输层。由于该方法材料消耗低,可实现PSCs的低成本规?;?。
关键词: SnO2薄膜、钙钛矿太阳能电池、电子传输层、喷涂法
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于宽带光电探测器的喷涂胶体量子点薄膜
摘要: 本文提出了一种可扩展的胶体CdSeTe量子点(QDs)喷涂成膜技术,适用于光伏与光电探测器应用。通过引入水-乙醇混合溶剂增强了量子点与基底界面的附着力。当量子点沉积达到40次喷涂循环时,探测器性能达到最优值。无偏压光电探测器在300-800纳米波长范围内呈现宽带响应,具有15 mA/W的高响应度、超过1011琼斯的高探测率以及0.04秒的上升时间。采用该喷涂工艺制备的大尺寸量子点标识薄膜(10×10 cm2)展现出优异的厚度与吸光度均匀性。大面积探测器(有效面积1 cm2)的性能与典型实验室尺寸器件(有效面积0.1 cm2)几乎相当。研究表明,喷涂成膜技术是实现光电器件工业化规模生产的极具前景的薄膜制备工艺。
关键词: 量子点,喷涂法,光电探测器
更新于2025-09-16 10:30:52
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喷涂法制备半透明有机太阳能电池
摘要: 我们研究了一种具有成本效益的大规模生产半透明有机太阳能电池的方法。通过双作用喷枪喷涂工艺制备了有机太阳能电池的活性层,该活性层溶液由严格配比的聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)与(6,6)-苯基-C61丁酸甲酯(PCBM)在1,2-二氯苯中溶解配制而成,并探究了不同P3HT/PCBM浓度对喷涂活性层表面形貌的影响。采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)作为导电聚合物电极实现了半透明特性。作为对比,同时制备了旋涂法太阳能电池。低成本喷涂法获得的功率转换效率和透光率与传统旋涂法相当:在AM1.5G光谱100 mW/cm2光照下,最佳喷涂电池效率达1.9%(平均1.7%),优于旋涂电池的2.0%(平均1.6%);喷涂电池透光率为52.2%,略高于旋涂电池的51.2%。
关键词: 半透明导电聚合物,喷涂法,倒置有机太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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钙钛矿太阳能电池薄膜的快速制备
摘要: 钙钛矿薄膜太阳能电池(PSCs)的快速发展推动了这些光伏器件自动化制造的研发。PSC组件的成功商业化需要采用廉价材料并运用快速经济的加工技术实现高通量制造。本文展示了与吸收层和载流子传输薄膜快速卷对卷印刷相关的若干研究成果。经加工的薄膜成功制备出效率达8.30%的器件。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)光谱进行表征,这些结果揭示了我们自制装置具备成功实现PSCs规?;圃斓那绷?。
关键词: 喷涂法、狭缝涂布法、快速制备、强脉冲光、钙钛矿太阳能电池、薄膜、卷对卷印刷
更新于2025-09-16 10:30:52
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喷涂法制备的胶体钙钛矿量子点薄膜用于高效太阳能电池
摘要: 一种采用超薄膜纯化技术的全自动喷涂工艺被用于胶体无机钙钛矿CsPbI3量子点(QD)薄膜的商业化大规模溶液法制备,以制造太阳能电池。该工艺在手套箱外空气中进行。为进一步提升QD太阳能电池性能,引入含苯基的短链配体溴化三甲基苯铵(PTABr)部分替代胶体QD表面原有的长链配体(即PTABr-CsPbI3)。该工艺不仅通过缩短相邻QD间距增强了QD薄膜内的载流子迁移率,还能利用PTABr中的Br?钝化QD的卤素空位缺陷。所得胶体QD太阳能电池展现出11.2%的功率转换效率(PCE),开路电压1.11 V,短路电流密度14.4 mA cm?2,填充因子0.70。得益于PTABr–CsPbI3薄膜的疏水表面化学特性,在无封装条件下,该太阳能电池在环境空气中能保持初始PCE的80%达一个月之久。这种低成本高效的喷涂技术还为电子器件用胶体纳米晶薄膜的制备提供了新途径。
关键词: CsPbI3、钙钛矿、胶体量子点、喷涂法、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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喷涂法制备的单分散SnO2微球薄膜作为高效介观钙钛矿太阳能电池的骨架层
摘要: 介孔二氧化锡微球是一类极具前景的介观钙钛矿太阳能电池电子传输材料,但利用微球难以实现电子传输层所需的平整致密薄膜。本研究通过无表面活性剂溶剂热法合成了一系列高比表面积、良好结晶度的单分散二氧化锡微球。通过精确控制晶体生长过程,获得了直径约75、110和200纳米且粒径分布窄的微球,适用于构建仅数百纳米厚的电子传输层。针对常规旋涂过程中微球易从基底脱落的问题,采用喷雾涂覆法制备高质量电子传输层。结果表明,以75纳米二氧化锡微球作为电子传输层时,器件功率转换效率达16.85%,该高效能归因于快速的电子传输和抑制的电荷复合。为进一步提升电子传输层与钙钛矿层的电荷转移,向二氧化锡微球中引入石墨烯量子点后,最终获得17.08%的最佳效率。
关键词: 单分散SnO2微球,电子传输层,喷涂法,钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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银纳米环:新一代透明导电薄膜
摘要: 通过简单的溶剂热法合成了低成本、高产率的银纳米环,其环直径均匀(15±5微米),厚度为120±20纳米。据我们所知,这是首次采用溶剂热法制备银纳米环。本研究通过在反应釜内加压条件下使用铵盐作为添加剂,显著提高了纳米环的重复性和产率。所制得的银纳米环易于分散于乙醇中,并通过喷涂法涂覆在PET基底上制成柔性透明导电薄膜(TCF)。与具有更高长径比和更低厚度的纳米线相比,在相同方阻(Rs)下,基于纳米环的薄膜展现出更优异的光电性能(更高的透明度与更低的雾度)。这些结果表明银纳米环是光电子应用领域的杰出候选材料。
关键词: 金属纳米环、透明导电薄膜、四丙基铵盐、溶剂热法、喷涂法
更新于2025-09-10 09:29:36