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oe1(光电查) - 科学论文

31 条数据
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  • 由Pb-I八面体锚定实现的高相稳定性CsPbI?助力高效无机钙钛矿光伏器件

    摘要： 无机钙钛矿CsPbI3展现出晶体结构畸变和量子限域效应等特殊性质，但其较差的相稳定性严重阻碍了应用。本研究从PbI6八面体角度揭示了光活性CsPbI3相变的本质，并开发出稳定光活性相及降低缺陷密度的简便方法。通过多功能4-氨基苯甲酸(ABA)修饰CsPbI3，继而采用空间位阻溴化新斯的明(NGBr)进一步调控薄膜表面(NGBr-CsPbI3(ABA))。吸附于晶界/表面的ABA或NG阳离子通过增加八面体旋转能垒锚定PbI6八面体，维持共角PbI6八面体连续阵列并动力学稳定光活性相CsPbI3。此外，添加的ABA和NGBr不仅与CsPbI3中的浅能级/深能级缺陷相互作用显著降低缺陷密度，还改善了CsPbI3与电荷传输层间的能级匹配。最终，基于NGBr-CsPbI3(ABA)的冠军无机钙钛矿太阳能电池实现18.27%效率并具有优异稳定性。该工作为获得高相稳定性且低缺陷密度的无机钙钛矿以推动其光电器件应用提供了可行方案。

    关键词： 无机钙钛矿，相稳定性，PbI6八面体锚定，CsPbI3，缺陷密度

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于无机阳离子的卤化物钙钛矿用于纯钙钛矿叠层太阳能电池的计算高通量筛选

    摘要： 我们在适用于叠层太阳能电池的ABX3型无机卤化物钙钛矿中，为A、B和X离子寻找等价替代元素。用Cs、K和Rb三种无机阳离子替代传统A位有机阳离子CH3NH3+，B位则包含Cd、Hg、Ge、Pb和Sn等金属元素。本研究基于我们先前对混合钙钛矿材料的高通量筛选工作（Kar等人2018年《化学物理学报》149卷214701期）。通过采用密度泛函理论(DFT)方法进行系统筛选研究，我们发现了11种适合叠层太阳能电池应用的候选材料：其中2种基于Cs、3种基于K、6种基于Rb。

    关键词： 串联太阳能电池、无机钙钛矿、密度泛函理论

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 表面等离子体共振效应增强的CsPbBr?反蛋白石结构用于高性能无机钙钛矿太阳能电池

    摘要： 尽管全无机CsPbBr3因其优异的耐热和耐湿性能被视为无机钙钛矿太阳能电池（PSCs）的理想候选材料，但其仍存在电荷转移过程不利和光捕获能力有限的问题。本研究合理设计了耦合金纳米颗粒（NPs）的CsPbBr3反蛋白石（IO）薄膜，基于Au-CsPbBr3 IO的PSCs实现了高达8.08%的稳定光电转换效率。通过选择性调控IO孔径，可使CsPbBr3 IO的慢光子区域与金NPs的局域表面等离子体共振（SPR）区域重叠，从而提升无机CsPbBr3 PSCs的性能。这种协同效应有助于提高光利用效率和优化电荷转移过程，从而增强光吸收能力并抑制光生电子-空穴对的复合速率。金的引入不仅触发了SPR效应，还通过肖特基势垒促进了载流子的有效分离/注入。此外研究表明，SPR与IO光子效应的共同作用有助于降低激子结合能，提高激子解离效率，从而显著增加自由载流子密度。该工作为高性能无机PSCs的等离激元金属/半导体复合光吸收材料提供了合理策略。

    关键词： 反蛋白石结构、无机钙钛矿、金纳米粒子、表面等离子体共振、慢光效应

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 外源离子分布诱导的CsPbIBr?钙钛矿太阳能电池场效应

    摘要： 优异的功率转换效率（PCE）和稳定性是推动全无机铯基卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）走向商业化的核心动力。然而，CsPbIBr?钙钛矿薄膜固有的高陷阱态密度和内部非辐射复合是其发展的主要障碍。本研究采用简便的添加剂策略，通过在钙钛矿层中引入氨基磺酸钠盐（SAS）制备出高效CsPbIBr? PSCs。该添加剂能调控结晶行为、优化形貌，并有效钝化体相钙钛矿薄膜中的缺陷，从而获得高质量钙钛矿。此外，由于离子分布不均匀，SAS可能在钙钛矿中引入额外的内建电场效应，有利于电子传输与注入。在1个太阳光照下，器件实现了10.57%的冠军PCE（稳态输出效率为9.99%），较对比样品提升16.84%。改性后的钙钛矿薄膜还展现出更优的耐湿性，未封装器件在空气中老化198小时后仍保持初始PCE的80%以上。该研究为无机钙钛矿提供了适用添加剂，并通过新假说更合理地解释了添加剂在PSCs中的作用机制。

    关键词： 氨基磺酸钠，添加剂工程，无机钙钛矿，钙钛矿太阳能电池，耐湿性

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于CsPbBr?钙钛矿改性ZnO纳米棒复合材料的高短路电流太阳能电池

    摘要： 我们构建了三维全无机钙钛矿太阳能电池，采用垂直排列的导电氧化锌纳米棒作为电子传输层和光学波导。钇掺杂提升了氧化锌的导电性，从而改善了电子传输效率，使太阳能电池效率提高了三倍。这些垂直排列的纳米棒既作为光学波导又充当支架结构，通过增加钙钛矿半导体层厚度显著增强了光吸收效果。器件结构采用剥离的多层石墨背接触层以实现高效空穴提取。通过二氧化钛纳米级涂层对氧化锌进行关键改性，光致发光光谱测量显示这能有效钝化表面并减少电荷复合，从而大幅改善电荷转移效率。该策略最终使太阳能电池效率整体提升九倍，达到具有竞争力的最高值5.83%。更重要的是，这种全无机太阳能电池展现出卓越的稳定性，在环境条件下存放1000小时后初始性能未出现衰减。本研究证明钇掺杂氧化锌纳米棒可作为介孔二氧化钛的理想替代材料，使CsPbBr3钙钛矿器件实现了10.5 mA cm-2的高短路电流密度。

    关键词： 石墨，环境合成，无机钙钛矿，二氧化钛涂层，氧化锌纳米棒

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 甲胺铅溴（CH3NH3PbBr3）钙钛矿量子点及大尺寸纳米颗粒的可控制备机制与光学性能调控研究

    摘要： 采用再沉淀法制备钙钛矿量子点(QDs)时普遍存在目标量子点与较大颗粒共生的现象。理解其形成机制有助于改善该问题。本研究提出钙钛矿量子点与大纳米颗粒(LNPs)的两步合成策略，其中量子点与LNPs的生长涉及两种可能路径：快速插层反应过程与溶解-重结晶过程。通过这两种路径，我们成功制备出高光致发光量子产率(约46-71%)、尺寸可调(约3.2-5.4 nm)的量子点，以及尺寸可调(25-300 nm)、发射波长可在500-534 nm范围内调控的LNPs?；诙孕纬苫频纳钊肜斫猓ü侠硖砑颖砻婊钚约潦迪至瞬糠諰NPs向量子点的转化，这为纯相钙钛矿量子点的制备奠定了基础。

    关键词： 表面活性剂配体、量子点、光学性质、混合有机-无机钙钛矿、尺寸可控

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 高效低温加工碳基CsPbIBr2太阳能电池的生长控制与缺陷钝化研究

    摘要： 全无机钙钛矿CsPbIBr2因其优异的本征稳定性在光伏应用中备受关注。然而，器件性能低下和制备温度过高仍阻碍其在柔性领域的进一步发展。本研究采用锌掺杂策略改善低温制备的α相CsPbIBr2薄膜的成核与生长过程。掺锌CsPbIBr2薄膜展现出良好的结晶性、致密的表面形貌及抑制的缺陷态。通过锌掺杂与室温沉积电子传输层(ETL)技术，成功制备了低温(100℃和160℃)处理的碳基CsPbIBr2太阳能电池，其光伏性能显著提升。锌掺杂使器件最高效率突破9%，成为目前无空穴传输层(HTL)低温制备CsPbIBr2太阳能电池的最佳性能之一。大面积(1 cm2)刚性与柔性CsPbIBr2太阳能电池也实现了超过5%的效率。这些成果为制备高性能低温全无机钙钛矿太阳能电池提供了新途径。

    关键词： 碳电极，CsPbIBr2，柔性，太阳能电池，低温，无机钙钛矿

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 从二维和三维杂化有机-无机钙钛矿中的二次谐波产生估算Rashba强度

    摘要： 拉什巴效应（RE）由自旋轨道耦合与结构反演不对称性（SIA）共同引发，已被用于解释杂化有机无机钙钛矿（HOIPs）的优异光电特性。HOIPs中的SIA也体现在二次谐波产生（SHG）中。我们通过新建立的有效质量模型，确立了二维与三维HOIPs中RE强度与低频SHG值之间的定量关系。计算所得SHG（呈现价带与导带间单光子与双光子共振）在低频趋近有限值。根据文献实测SHG数据，估算出三维CH3NH3PbI3的RE强度为10^-3 eV?，二维(C4H9NH3)2PbI4为4×10^-2 eV?。本研究为简便可靠测定二维/三维HOIPs的RE强度提供方法，并有助于量化RE对HOIPs各类特性的影响。

    关键词： 二次谐波产生、拉什巴效应、杂化有机-无机钙钛矿、结构反演不对称性、自旋轨道耦合

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 原位实时X射线散射研究杂化有机-无机钙钛矿薄膜中离子交换反应的动力学

    摘要： 采用原位实时掠入射X射线衍射技术(GIXD)研究了五种不同体系中具有通用化学式APbX3（A=MA、FA；X=I、Cl、Br）的杂化有机-无机钙钛矿离子交换行为。当发生有机阳离子交换时，我们观察到晶格参数持续偏移。通过与纯材料对比相对偏移量来量化交换程度。能否发生转化及交换阳离子的数量取决于所用卤素种类。在MAPbI3与MAPbCl3相互转化过程中，我们观测到原始钙钛矿衍射峰衰减并出现对应替代卤素结构的新衍射峰。此外，我们还确定了钙钛矿结构生长与衰减的相关时间尺度。

    关键词： 离子交换反应、动力学、原位实时X射线散射、薄膜、杂化有机-无机钙钛矿

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 高效无掺杂聚(3-己基噻吩)空穴传输层CsPbI?Br钙钛矿太阳能电池

    摘要： CsPbI2Br因其比CsPbI3更稳定的晶格结构和耐湿性，正成为钙钛矿太阳能电池（PSCs）中极具前景的全无机材料，尽管其器件性能仍远落后于后者。本研究开发并系统研究了预退火工艺，通过调控钙钛矿的成核与结晶过程来制备高质量CsPbI2Br薄膜。针对掺杂诱导的spiro-OMeTAD基器件性能急剧退化问题，特别优化了无掺杂聚(3-己基噻吩)（P3HT）基器件的预退火温度和时间。所得P3HT基器件展现出与spiro-OMeTAD基器件相当的光电转换效率（PCE），且在1300小时后仍保持超过95%的初始效率，环境稳定性显著提升。通过引入二苯胺衍生物作为缓冲层来改善CsPbI2Br与P3HT之间的能级失配，利用该缓冲层缓解开路电压损失后，实现了无掺杂P3HT基CsPbI2Br PSCs 15.50%的创纪录PCE。这些结果表明，预退火工艺配合合适的缓冲层是开发高效稳定无掺杂P3HT PSCs的有效策略。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池，无机钙钛矿，P3HT

    更新于2025-09-23 15:19:57