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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体砷化镓 B3. 太阳能电池 A1. 晶体形貌
应用领域
  • 材料科学与工程
机构单位
  • The University of Tokyo
  • Taiyo Nippon Sanso Corporation
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
600 条数据
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  • 全喷墨打印有机光伏电池阵列的制造及其在柔性电子领域适用性的评估

    摘要： 依赖可再生能源的电能生产正因绿色可持续性而快速增长并备受关注。太阳作为光伏设备发电的近乎无限的可再生能源来源，对环境影响较小。另一方面，有机光伏（OPV）电池具有机械柔韧性、溶液可加工性、环保性和轻质等优势。本研究展示了基于传统架构、利用工业平台喷墨打印技术制造印刷OPV器件阵列的工艺路线。喷墨技术目前被视为最成熟的数字制造技术之一，因其固有的叠加特性和最终阶段定制灵活性（若目标是获得定制设计器件）。本文精心选用市售电子功能墨水，通过验证OPV材料堆叠与器件架构的兼容性来阐明其重要性。主要成果是在常压环境下，采用喷墨技术在柔性聚合物薄膜上批量制备了1500个不同尺寸的OPV器件。研究发现，通过正确选择功能材料和架构，可实现超过85%的制造良率，这体现了喷墨技术的高重复性、沉积精度和工艺稳定性。

    关键词： 喷墨技术、柔性电子、有机光伏、无氧化铟锡（ITO）太阳能电池

    更新于2025-11-14 17:28:48

  • 通过带隙梯度调控的Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池特性

    摘要： 比较了CIGSe-1和CIGSe-2吸收层在能带梯度（Eg梯度）下的性能表现，该梯度通过在背区掺入更高镓含量实现。CIGSe吸收层背部高镓区域较宽的深度范围会因镓相关缺陷及缺陷团簇增多而降低其性能。因此，对于背部具有更宽带隙的能带梯度CIGSe层，适当的能带梯度设计可提升其性能表现。

    关键词： CIGSe、带隙梯度、缺陷、表面势、太阳能电池

    更新于2025-11-14 17:28:48

  • 掺锰CdxZn1-xSe@ZnO三壳层中空微球的设计及其在提升光伏性能的量子点敏化太阳能电池中的应用

    摘要： 成功合成了Mn-CdxZn1-xSe@ZnO多壳层（包括单壳层、双壳层和三壳层）空心微球（HMS），用于量子点敏化太阳能电池（QDSSC）。研究了壳层数对QDSSC光伏性能的影响。结果表明，三壳层HMS具有更大的比表面积、重复光反射和增强的光散射作用，可提高光捕获效率。此外，Mn掺杂在CdxZn1-xSe中产生的中间能级有助于激发态CdxZn1-xSe量子点（QDs）向ZnO的电子注入与收集。多壳层效应与Mn掺杂最终使Mn-CdxZn1-xSe@ZnO三壳层HMS太阳能电池的短路电流（Jsc）提升至20.21 mA cm?2，功率转换效率显著提高到3.39%。

    关键词： 氧化锌、太阳能电池、量子点、中空微球

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • 基于有机-无机CH3NH3PbBr3钙钛矿荧光体的块体发光太阳能聚光器

    摘要： 本文报道了溴化铅钙钛矿发光太阳能聚光器的表征与性能结果。通过超声法合成了CH3NH3PbBr3荧光团，并利用X射线衍射图谱和扫描电子显微镜进行检测。所合成钙钛矿在524 nm处呈现激子吸收峰，在532 nm处出现光致发光发射峰，斯托克斯位移约8 nm。将微米级荧光团溶解于制备溶液中，以0.006-0.120%wt浓度均匀嵌入PMMA基质。随后将制得器件切割为50×30×5 mm长方体，置于带光伏电池的镜面包围结构中。在标准AM1.5光照下测试聚光器输出光谱，采用可变光程法测量样品再吸收现象，显示输出光谱存在高达13 nm的红移。各样品均呈现空间分辨光致发光图谱与光学效率数据，并开发蒙特卡洛光线追踪算法辅助实验结果分析。高强紫外光照下评估样品稳定性，24小时后效率下降约15%。最终通过对比光伏电池电流-电压特性，发现0.04%wt样品实现超过65%的最佳效率增益。

    关键词： 钙钛矿、蒙特卡罗模拟、再吸收、发光太阳能聚光器、光伏转换效率、太阳能电池

    更新于2025-11-14 15:30:11

  • 基于GaxSe10-x的太阳能电池：提升其性能参数的一些替代方案

    摘要： 我们报道了提升硒基衍生物太阳能电池性能的策略。为此，在热蒸镀的GaxSe10-x基太阳能电池中，以氟掺杂氧化锡（FTO）为基底沉积基于ZnO纳米颗粒的致密薄膜作为电子传输层。ZnO纳米颗粒薄膜通过溶胶-凝胶法合成，而GaxSe10-x材料则通过机械合金化获得。利用电流-电压测量、阻抗谱和电容-电压特性分析，揭示并讨论了器件特性与性能限制因素。特别地，使用ZnO纳米颗粒不仅提升了器件性能，还增强了长期稳定性。与结构为FTO/Se/Au（光电转换效率0.98%）的纯硒器件相比，在100 mW/cm2 AM 1.5 G光照下，结构为FTO/ZnO/GaSe9/Au的器件实现了2.7%的光电转换效率（开路电压0.71 V，短路电流7.9 mA/cm2），较纯硒器件提升约175%。此外，还讨论了活性层厚度及合金中镓含量等其他参数的影响。

    关键词： 硒化镓、太阳能电池、氧化锌纳米粒子、电模量谱学

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 用于有机太阳能电池的新型PVK与F8BT共聚物：设计、合成、表征及理论研究

    摘要： 通过化学氧化法设计并制备了与聚(9-乙烯基咔唑)和聚(9,9-二辛基芴-alt-苯并噻二唑)耦合的新型PVK-F8BT共聚物，用于有机太阳能电池应用。采用多种互补技术（红外光谱、光吸收、稳态及瞬态光致发光）研究了其结构与光物理特性。PVK-F8BT展现出覆盖200-700纳米波长范围（包含太阳光谱）的宽吸收带，并凸显了电荷转移过程。此外，该共聚物具有1.9电子伏特的低带隙，其平均寿命（2.62纳秒）长于F8BT。与PVK和F8BT相比，所得共聚物呈现独特光学特性。结合基于密度泛函理论和含时密度泛函理论的计算方法进行实验分析，以深入理解结构-性能关联。进一步利用PVK-F8BT的DFT与TD-DFT计算优化了基于体异质结结构的有机光伏共聚物复合材料（以1-(3-甲氧羰基)丙基-1-苯基-[6,6]-C61为受体），使带隙降至1.69电子伏特，光电转换效率达约7%。本研究成功发现了一种极具潜力的新型光伏材料。

    关键词： TD-DFT、光学性质、太阳能电池、给体-受体、电荷转移

    更新于2025-10-22 19:40:53

  • 掺杂CePd纳米颗粒的碳纳米纤维作为染料敏化太阳能电池的高效对电极

    摘要： 本研究采用低成本且用途广泛的静电纺丝技术制备了掺杂铈-钯（CePd）的碳纳米纤维（CNFs），并成功将其作为对电极用于组装染料敏化太阳能电池（DSSCs）。通过X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）等物化表征技术证实了Ce与Pd纳米颗粒成功掺杂于碳纳米纤维中。循环伏安法研究表明，CePd掺杂CNFs对碘氧化还原电对表现出良好的电催化活性。以CePd掺杂CNFs为对电极（CE）制备的DSSC获得了4.52%的应用级光电转换效率（PCE），开路电压（VOC）为0.739 V，短路电流密度（JSC）达11.42 mA/cm2，填充因子（FF）为0.54。初步结果表明，这种CePd掺杂CNFs基对电极是光电器件中具有应用前景且成本效益高的替代方案。

    关键词： 合金纳米粒子，太阳能电池，电催化剂，循环伏安法，碳纳米纤维

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 超薄层中零阶模式的放大

    摘要： 超薄极限状态的特征是结构至少在一个维度上显著小于入射光波长。该状态下的吸收表现为极弱吸收或由零阶法布里-珀罗模式引起的宽峰。我们证明在金基底上25纳米厚的砷化镓薄片中，该模式可实现14.5%的极限效率；而空气中的砷化镓在10纳米厚度时仅能达到5%。这种共振吸收的增强效应归因于基底的高损耗特性。当损耗极高时，零阶模式会从过阻尼状态转变为欠阻尼状态。

    关键词： 吸收，太阳能电池，光学涂层，准正态模，光学

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种实现高效五元Cu(In,Ga)(Se,S)?薄膜太阳能组件的路径探索

    摘要： 研究调查了最先进的铜铟镓硒硫（Cu(In,Ga)(Se,S)?）薄膜太阳能组件技术中最佳的p-n结结构。为进行协同优化设计与路径探索，基于实验样品开发了TCAD模型?？傻骺夭问碏Ga、GGIavg和CdS厚度）被证实对决定p-n结特性（如暗电流特性Jdark(V)、电压依赖性光电流、局域载流子收集效率及界面载流子传输）具有关键作用。研究表明：最佳Ga梯度由空间电荷区复合损耗与准中性区光生载流子收集之间的权衡决定；最佳CdS厚度则取决于载流子收集效率、短路电流(JSC)损耗与受不同Ga分布影响的Jdark(V)之间的平衡。总体而言，薄CdS层（≤10 nm）适用于减少高Ga浓度累积分布下的JSC损耗，而厚CdS层更利于提升平缓Ga分布中的载流子收集效率。同时研究了能带排列效应对不同Cu(In,Ga)(Se,S)?/CdS结的影响，发现硫掺杂可抑制宽带隙材料的开路电压饱和现象。对于SS=20%且DP=15%的CIGSeS吸收层，通过协同优化的Ga分布可实现780 mV的最大开路电压。此外还探索了不同Ga分布与CdS缓冲层的路径方案，最优p-n结结构使效率相对提升+40%（从15.5%增至21.9%）。本工作通过协同优化CIGSeS组分梯度和缓冲层，揭示了现有CIGSeS薄膜太阳能组件技术的效率提升潜力。

    关键词： CIGSeS（铜铟镓硒硫），路径查找，仿真，太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于光伏应用的高通量金属有机气相外延（MOVPE）及砷化镓（GaAs）生长速率的加速

    摘要： 我们展示了金属有机气相外延（MOVPE）技术在太阳能电池用砷化镓（GaAs）超高速生长方面的可行性。生长速率提升至120微米/小时，且与三甲基镓（TMGa）供给量呈近似线性关系。以90微米/小时速率生长的GaAs，其厚度均匀性与掺杂载流子浓度与传统低速生长工艺相当。为降低材料成本，我们研究了降低V/III族气体供给比的可能性。在90微米/小时加速生长速率下，采用不同V/III比生长非掺杂GaAs晶圆。当V/III比从40降至5时，GaAs生长速率提高了20%。低温光致发光（PL）测试显示光谱无明显变化，表明材料质量未受显著影响。V/III比在10-40范围内时光电转换效率基本持平，但最低V/III比（5）时效率下降。采用不同生长条件制备的GaAs光伏电池表明：90微米/小时生长速率的电池性能与既往研究结果相当。

    关键词： A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体砷化镓 B3. 太阳能电池 A1. 晶体形貌

    更新于2025-09-23 15:23:52