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用于太阳能电池光学计量的闪光光谱成像技术
摘要： 通过集成波长范围370至1050纳米的伪单色LED与高分辨率黑白相机，实现了对全区域（156毫米×156毫米）硅太阳能晶圆和电池的闪光光谱成像。所采集信息可计算出样品随波长及坐标变化的反射率，从而构成光谱反射率图谱。该技术获得的数值与基于单色仪的测量结果一致。随后基于表面特征在最佳对比度波长下的特征反射率进行光学检测。该技术能揭示隐藏污渍和减反射涂层（ARC）不均匀性，并实现对多晶硅晶圆中晶粒的选择性可视化。金属化区域的光学对比度增强显著提高了金属检测精度。黑白相机的高有效分辨率还能测量精细金属化图案。在每个波长下快速连续的闪光-图像采集过程，使该光学计量技术适用于光伏制造中的太阳能晶圆/电池分选、工艺监测与优化。
关键词： 闪光光谱成像、单色相机、ARC不均匀性、光学计量、金属化、反射率、LED、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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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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高效有机光伏材料的构建基石：后富勒烯ITIC体系中的分子、晶体与电子特性相互作用
摘要： 精确的单晶X射线衍射数据为比较和对照体异质结光伏小分子受体结构与堆积的原子级细节提供了独特机会，同时也为计算电子结构和电荷传输分析奠定了重要基础。本文报道了能实现迄今最高效率有机太阳能电池的n型半导体——3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC)及其七种衍生物（包括三种新晶体结构：3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-丙基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC-C3)、3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(3-己基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(m-ITIC-C6)和3,9-双(2-亚甲基-((3-(1,1-二氰亚甲基)-6,7-二氟)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-丁基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC-C4-4F)）的衍射晶体结构与计算分析。IDTT受体通常以π-π间距3.28-3.95 ?的面对面方式堆积，同时观察到S?π相互作用短至3.21-3.24 ?的边对面堆积。此外，ITIC端基种类和侧链取代基会影响非共价相互作用（如氢键、π-π）的性质与强度，从而与晶体堆积模式、电子结构和电荷传输性质相关联。密度泛函理论(DFT)计算揭示了较大的最近邻分子间π-π电子耦合(5.85-56.8 meV)，并将能带结构性质与单晶中的色散相互作用及核-端基极化效应相关联。总体而言，这项结合实验与理论的研究揭示了茚并二噻吩二噻吩(IDTT)受体晶体工程策略的关键见解，以及高效富勒烯后小分子受体的通用设计规则。
关键词： 密度泛函计算、晶体结构、非富勒烯、分子建模、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于三苯胺的简单无金属有机染料分子工程及其在染料敏化太阳能电池中的应用
摘要： 设计、合成并表征了两种新型无金属有机敏化剂L156和L224，用于染料敏化太阳能电池（DSCs）。这两种染料结构分别包含富电子的三苯胺（TPA）单元和缺电子的4-(苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)苯甲酸单元。L156和L224分别采用噻吩和4,8-双(4-己基苯基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩作为π桥。研究了碘/三碘离子、[Co(bpy)3]2+/3+（bpy=2,2'-联吡啶）及[Cu(tmby)2]2+/+（tmby=4,4',6,6'-四甲基-2,2'-联吡啶）络合物作为氧化还原电解质，以及18 NR-T和30 NR-D透明TiO2薄膜对DSC器件性能的影响。采用30 NR-D TiO2薄膜时，以[Cu(tmby)2]2+/+络合物为氧化还原电解质的L156基DSC表现出最佳性能：光电转换效率达9.26%，开路电压高达1.1 V（1.096 V），短路电流为12.2 mA cm?2，填充因子为0.692。在1000 lx室内光源下效率仍可达21.9%，证明染料L156也是优异的室内应用候选材料。L156–30 NR-D体系的最大单色光入射光子-电流转换效率高达70%。
关键词： 电化学、给体-受体体系、染料/颜料、敏化剂、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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砷掺杂碲化锌薄膜作为碲化镉太阳能电池背接触层的特性
摘要： 采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)生长的砷掺杂多晶ZnTe层被研究作为CdTe太阳能电池的背接触层。未掺杂ZnTe薄膜基本呈绝缘性，而掺杂层电导率随砷浓度增加显著提升。高浓度砷掺杂ZnTe:As薄膜通过霍尔效应测得高达4.5×101? cm?3的p型载流子浓度，其电学性能与文献报道的外延ZnTe单晶薄膜相当。直接沉积ZnTe:As的器件因吸收层p型掺杂密度(NA)降低导致开路电压(VOC)和填充因子(FF)损失，光伏性能较参比器件下降。在420℃氢气中进行无氯后处理退火后，吸收层掺杂有轻微恢复，使VOC和NA略有改善，凸显了背接触激活的重要性。通过牺牲CdS覆盖层对ZnTe:As背接触层进行温和CdCl?活化处理，可抑制标准CdCl?退火工艺(CHT)中因生成挥发性ZnCl?导致的锌损失。CdS牺牲覆盖层有效减少了锌损失。与未处理、无覆盖层的温和CHT处理器件相比，带CdS阻挡层的温和CHT处理使吸收层掺杂恢复最佳，VOC提升约10 mV，最佳电池效率接近基线器件水平。
关键词： 太阳能电池、碲化镉（CdTe）、金属有机化学气相沉积法（MOCVD）、掺砷碲化锌（ZnTe:As）背接触层、薄膜
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过化学沉积与可控加热制备的薄膜Sn2S3——其作为太阳能电池吸收层的前景
摘要： 作为由"地壳丰度高"元素构成的半导体材料，带隙（Eg）接近1电子伏特的Sn2S3值得关注，但制备相纯薄膜的方法仍不明确。我们报道了在75托氮气压力环境下，将化学沉积的硫化锡薄膜在450℃加热30-45分钟并通入硫蒸气，成功制备出360纳米厚的Sn2S3薄膜。能量色散X射线发射光谱与掠入射X射线衍射证实了该转化过程通过中间相SnS2完全转变为Sn2S3的反应路径。该材料光学带隙为间接带隙1.25电子伏特和直接禁带1.75电子伏特。光学吸收特性表明，作为太阳能电池吸光层的Sn2S3薄膜（360纳米）可产生30 mA/cm2的光生电流密度。经30分钟加热形成的Sn2S3薄膜在黑暗环境中呈现p型电导率1×10?? Ω?1 cm?1，在800 W/m2卤钨灯照射0.2秒后增至3×10?? Ω?1 cm?1，其迁移率-寿命乘积估算值为6×10?? cm2 V?1。我们探讨了该材料在太阳能电池中的应用前景。
关键词： SnS-CUB、Sn2S3、半导体薄膜、化学沉积、能量转换、奥滕曼矿、立方锡硫化物、可再生能源、光学与电学性能、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于1,5-萘啶的共轭聚合物作为染料敏化太阳能电池的共敏化剂
摘要： 基于1,5-萘二啶的共轭聚合物（P1和P2）通过1H核磁共振、热重分析（TGA）和傅里叶变换红外光谱进行了合成与全面表征。这些聚合物被用作钌(II)基N3染料敏化的染料敏化太阳能电池（DSSCs）的共敏化剂。与仅使用N3敏化的器件相比，P1和P2共敏化的太阳能电池分别表现出更高的开路电压（VOC）825 mV和788 mV，以及更优的填充因子（FF）59%和58%。P1和P2与N3共敏化后，整体效率分别提升至5.88%和6.21%，而单独使用N3敏化剂的效率为5.58%?；贜3与P2共敏化的器件相比单独N3或N3与P1共敏化的器件显示出更高的电荷复合电阻。这些共轭聚合物被认为能够增强光捕获能力并降低共敏化太阳能电池中的电荷复合。
关键词： 基于1,5-萘二酰亚胺的共轭聚合物，太阳能电池，共敏化，N3染料
更新于2025-09-11 14:15:04
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位于哥伦比亚波哥大的建筑一体化光伏系统生命周期分析
摘要： 本研究对安装在哥伦比亚国立大学波哥大校区理学院物理系的一套840瓦峰值建筑一体化光伏（BIPV）系统的环境行为特征进行了分析。该方法基于规范流程的NTC ISO 14040和NTC ISO 1404标准，采用从摇篮到坟墓的全生命周期国际技术标准进行分析。本文通过对比大学光伏系统安装的五个发电场景，评估其潜在环境影响。分析表明：煤炭发电的环境影响显著高于光伏发电（分别为84%和6%），具体表现为煤炭发电产生1138.8克二氧化碳当量/千瓦时，而光伏系统仅为35克二氧化碳当量/千瓦时。
关键词： 太阳能、太阳能电池、温室气体排放、光伏系统、生命周期分析
更新于2025-09-11 14:15:04
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Cu2ZnSnS4薄膜太阳能电池的常压空气硫化工艺：利用硫蒸气自创惰性环境
摘要： 硫化是沉积高质量Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜的必要过程，通常需在高真空或惰性气氛下进行。本研究设计了一种新型常压空气硫化法制备CZTS吸收层，旨在消除对复杂真空设备的依赖。将硫粉与氧化物前驱体薄膜封装于石英容器中，退火过程中自动生成惰性气氛。通过改变硫粉用量深入研究了硫化机理。最终优化的CZTS薄膜呈现纯黄铜矿相、大晶粒尺寸及适宜带隙。采用常压空气硫化CZTS薄膜制备的器件效率达3%，开路电压0.52V、短路电流密度12.61mA/cm2、填充因子46.6%。该研究为CZTS薄膜提供了简便的硫化途径，其成功设计原理可推广至其他吸收层材料。
关键词： 太阳能电池，Cu2ZnSnS4，环境空气，薄膜，硫化
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过真空极化实现准二维钙钛矿的均匀排列，制备高效高填充因子太阳能电池
摘要： 普遍认为，通过垂直排列准二维钙钛矿材料，利用从小n值到大n值纳米片层的定向电荷传输，可提升功率转换效率。本研究基于真空极化方法，报道了一种均匀排布不同n值二维纳米片层（PEA2MAn-1PbnI3n+1）的新策略，从而实现优异的各向同性载流子传输。由此获得了18.04%的高光电转换效率（开路电压1.223 V，最佳填充因子达82.4%），为开发先进准二维钙钛矿光电器件提供了新途径。
关键词： 各向同性载流子传输、高填充因子、真空极化、太阳能电池、准二维钙钛矿
更新于2025-09-11 14:15:04