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oe1(光电查) - 科学论文

31 条数据
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  • 无机钙钛矿薄膜中的黑磷量子点用于高效光伏应用

    摘要： 黑磷量子点（BPQDs）被提出作为有效的类晶种位点来调控CsPbI2Br钙钛矿晶体薄膜的成核与生长，从而实现结晶度提升和显著形貌改善。我们发现BPQDs的孤对电子能诱导CsPbI2Br前驱体溶液分子与磷原子间产生强结合力，这源于库仑排斥作用的同步减弱。退火过程中的四相转变产生了由BPQDs稳定的α相CsPbI2Br。BPQDs/CsPbI2Br核壳结构同时强化了CsPbI2Br晶粒的稳定性并抑制了BPQDs的氧化。因此，在环境条件下，当CsPbI2Br薄膜器件中嵌入0.7 wt% BPQDs时，可实现15.47%的功率转换效率并增强器件稳定性。我们的发现为探索结晶与相稳定性提供了决定性进展，有助于实现高效稳定的无机钙钛矿太阳能电池。

    关键词： 无机钙钛矿、相稳定性、黑磷量子点、光伏应用、结晶

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 薄膜厚度和极化电场对(Pb,La)(Zr,Ti)O3铁电薄膜基器件光伏性能的影响

    摘要： 无机钙钛矿铁电材料中获得的铁电光伏（FPV）效应因其制备具有优异稳定性、高开路电压（Voc）和大短路电流密度（Jsc）的FPV器件的巨大潜力而备受关注。为获得适合作为光吸收层的铁电薄膜厚度——既能充分吸收阳光又能最大限度减少光生电子-空穴复合，我们采用溶胶-凝胶法制备了不同层数的Pb0.93La0.07(Zr0.6Ti0.4)0.9825O3（PLZT）铁电薄膜，并基于这些薄膜构建了FTO/PLZT/Au结构的FPV器件。通过光伏性能测试发现：4层PLZT薄膜（约300纳米厚度）器件展现出最大的Voc和Jsc，且光伏效应明显依赖于极化电场的强度和方向。当施加负向极化电场时，由于剩余极化产生的退极化场与肖特基势垒引发的内建电场同向，Voc和Jsc均显著高于正向极化情况，且负向极化电场越强，Voc和Jsc越大。在-333 kV/cm极化电场下，器件呈现最优光伏性能，Voc高达0.73 V，Jsc达2.11 μA/cm2。本研究为开发高性能铁电光伏器件开辟了新途径。

    关键词： 薄膜厚度，铁电薄膜，铁电光伏器件，退极化电场，无机钙钛矿

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过引入含羧酸配体对无机钙钛矿进行工程化改性以提升钙钛矿发光二极管性能

    摘要： 无机铯铅卤化物钙钛矿（如CsPbBr3）正成为一种极具前景的光电材料，具有良好稳定性、窄色域及便捷的带隙调控特性。然而CsPbBr3薄膜的形貌问题限制了其在钙钛矿发光二极管（PeLEDs）中的应用。本研究提出通过引入长链阳离子配体（HOOC-PMA-Br）进行钙钛矿结构工程的优化策略，旨在改善钙钛矿形貌从而提升器件性能。研究发现羧酸单元诱导形成的氢键网络使HOOC-PMA-Br配体在控制钙钛矿维度和晶体生长方面起关键作用。当HOOC-PMA-Br掺杂比例优化时，(HOOC-PMA)2CsPb2Br7钙钛矿不仅保持三维结构，更呈现出类准二维结构的优异形貌——具有均匀分布的小晶粒尺寸、更光滑表面和更好覆盖度，其光致发光量子产率也显著高于纯CsPbBr3。值得注意的是，(HOOC-PMA)2CsPb2Br7使PeLEDs的亮度和效率较CsPbBr3基器件获得显著提升。

    关键词： 形态学、无机钙钛矿、羧酸、性能增强、发光二极管

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过双阳离子共轭有机分子增强无机α-CsPbI?的相稳定性以实现高效钙钛矿太阳能电池

    摘要： 无机CsPbI3钙钛矿在光伏应用中展现出良好潜力，但其黑色钙钛矿多晶型（α相）在潮湿环境中易转变为黄色相（δ相），严重制约了实际应用与深入研究。本研究采用对苯二胺碘化物（PPDI）对CsPbI3薄膜进行后处理以控制相变、增强耐湿性并提升器件性能。PPDI的多重作用包括：(1)通过PPD2+的NH3+与[PbI6]4?的I?形成离子键抑制八面体自发倾斜；(2)通过精准暴露的疏水（憎水）苯环提升疏水性；(3)钝化表面缺陷并填补碘空位。处理后，不稳定的α-CsPbI3可在干燥空气（<20% RH）中维持α相至少30天。经PPDI处理的钙钛矿太阳能电池表现出可复现的光伏性能，最佳功率转换效率（PCE）达10.4%，且在无封装条件下于干燥暗箱中储存504小时后仍保持初始PCE的91%。

    关键词： 太阳能电池，CsPbI3，后处理方法，相稳定性，无机钙钛矿

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 低温制备CsPbI2Br以实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池

    摘要： 无机铯基钙钛矿因其高热稳定性成为有机-无机杂化钙钛矿的替代材料。然而，其α相的不稳定性及形成所需的高退火温度阻碍了进一步发展。本研究通过以最佳浓度掺杂乙酸铯（CsAc），成功将α相形成温度从350℃降至150℃，并制备出高性能CsPbI2Br基钙钛矿太阳能电池。在150℃低温下制备的CsAc掺杂CsPbI2Br薄膜表现出优异结晶性和无针孔表面。CsAc掺杂提升相稳定性的机理是通过晶界钝化减少缺陷态并增强电荷传输。基于平面结构CsAc掺杂CsPbI2Br的钙钛矿太阳能电池效率达10.53%，是150℃制备未掺杂样品的三倍。更重要的是，CsAc掺杂的纯α相薄膜展现出长期稳定性。该研究为低温制备高性能相稳定钙钛矿太阳能电池提供了可行方案。

    关键词： 钝化、太阳能电池、稳定性、无机钙钛矿、低温

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • DMAI衍生无机钙钛矿太阳能电池中的化学成分与相演变

    摘要： 基于铯的无机钙钛矿CsPbI3太阳能电池因其相比有机-无机杂化体系具有更优的热稳定性和更低的离子迁移率而备受关注。然而，理想黑相CsPbI3在室温下热力学不稳定，会自发转变为非光活性的黄色相。这种相不稳定的本质在于铯阳离子尺寸过小，难以维持三维PbI3-框架结构。离子尺寸失配产生的巨大晶格应变会驱动CsPbI3从三维钙钛矿相向一维非钙钛矿相转变。因此，提升晶格对称性和降低晶格应变是解决相不稳定问题的两个关键方向。 纳米晶诱导相稳定是通过增加薄膜晶体比表面积来降低晶格应变的策略，通常通过在前驱体溶液中引入有机长链烷基胺实现。该方法的缺陷在于大量晶界对载流子传输与注入的负面影响。目前最广泛应用且有效的策略是基于DMAI的方法体系，包括DMAI添加剂法和HI衍生法。HI衍生法（通常称为HI添加剂、HI?PbI2或HPbI3前驱体）不可避免地会在前驱体溶液中通过HI与DMF反应产生DMA副产物。尽管已有若干研究聚焦于纯无机相或有机-无机复合相的最终钙钛矿层制备，但结论仍存在巨大争议。因此，有机DMA阳离子是否存在、其在晶格中的含量、DMA/Cs混合钙钛矿相的特性以及DMAI辅助形成铯基钙钛矿薄膜的机理仍不明确。 本研究追踪了热处理过程中钙钛矿层的化学组成、相态及带隙变化。发现通过可控热退火工艺，可形成具有特定Cs4PbI6残留量的热力学更稳定混合阳离子DMA0.15Cs0.85PbI3钙钛矿。与其它混合阳离子钙钛矿材料不同，DMA/Cs混合钙钛矿的组分比例固定而非连续分布。进一步热退火使薄膜依次转变为C(cid:26)(cid:4)(cid:14)(cid:18)/(cid:25)3和D(cid:26)(cid:4)(cid:14)(cid:18)/(cid:25)3。DMA0.15Cs0.85PbI3相具有更对称的结构、更窄的带隙以及优于C(cid:26)(cid:4)(cid:14)(cid:18)/(cid:25)3的相稳定性。这些发现将有助于深入理解无机钙钛矿的特性及其相稳定问题。

    关键词： DMAI、无机钙钛矿、CsPbI3、相稳定性、太阳能电池

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 双功能氯化镱(III)驱动的低温合成稳定α-CsPbI?用于高效无机钙钛矿太阳能电池

    摘要： 无机钙钛矿CsPbI3因其适合转换太阳能的带隙以及相比有机-无机卤化物钙钛矿更优异的环境稳定性，被视为光伏应用中极具前景的吸光材料替代方案。然而CsPbI3的光活性α相只能在高温下稳定存在，且常温下易发生α相向δ相的转变。本研究将三氯化镱(YbCl3)作为双功能添加剂引入钙钛矿前驱体，在低至80°C的温度下实现了黑色α相的稳定并制备出高质量CsPbI3薄膜。Yb3+部分取代Pb2+可提高容忍因子并促进α相形成，钙钛矿薄膜中YbCl3·DMSO的路易斯加合物复合物能钝化缺陷并增强α相稳定性。采用YbCl3改性的平面型α-CsPbI3钙钛矿太阳能电池实现了12.4%的冠军功率转换效率，并展现出优异的环境稳定性。这种添加剂诱导的受控结晶法为提升无机钙钛矿太阳能电池光伏性能提供了简便有效的途径。

    关键词： CsPbI3，无机钙钛矿，太阳能电池，氯化镱(III)

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于CsPbIBr2和金属氧化物传输层的全无机钙钛矿太阳能电池及其稳定性提升

    摘要： 尽管钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）已成功提升，但其不稳定性问题仍是商业化应用面临的严峻挑战。该问题主要源于有机-无机杂化钙钛矿材料的分解——这类材料遇湿气会降解，且耐受高温环境能力差。此外，电荷传输层也会影响器件整体稳定性。本研究采用CsPbIBr2作为光吸收层，在倒置结构PSCs中运用无机传输层：分别以氧化镍（NiOx）和氧化铈（CeOx）薄膜作为空穴传输层（HTL）与电子传输层（ETL）。这类无机传输层能有效阻隔CsPbIBr2薄膜与水汽及金属电极的接触，从而防止材料降解。该全无机组件（含无机钙钛矿与无机传输层）展现出5.60%的初始PCE，在最大功率点跟踪条件下暴露于环境空气600秒后仍保持5.56%的效率。

    关键词： 无机钙钛矿，CsPbIBr2，金属氧化物传输层

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 前言：二维（2D）混合有机-无机钙钛矿

    摘要： 在光伏三维混合钙钛矿兴起之前的30年间，二维杂化有机-无机钙钛矿（HOIPs）已被深入研究。随着对二维材料研究兴趣的增加，它们受到了广泛关注。一方面，二维混合钙钛矿相比三维同类材料具有显著提升的光稳定性和化学稳定性；另一方面，晶格中多种原子键力的精妙相互作用使其能展现出传统无机二维材料无法呈现的卓越特性。更重要的是，与三维同类材料相比，二维HOIPs在化学和结构上的多样性为精细调控和设计性能及功能提供了更广阔的机会。

    关键词： 化学与结构多样性、原子键合力、光化学稳定性、二维杂化有机-无机钙钛矿、光伏

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • CsPbI3无机铅碘钙钛矿薄膜的光学与介电性能研究

    摘要： 本实验工作首次报道了可见光范围内不同入射角下的折射率、消光系数和介电函数。CsPbI?薄膜在435 nm处的折射率为2.46，这一结果表明基于铯的卤化铅太阳能电池可能成为许多叠层太阳能电池的理想减反射涂层。因此，CsPbI?无机钙钛矿材料较低的折射率有利于钙钛矿器件的制备，因为可以最大限度减少活性层前表面的光反射损失。此外，通过X射线衍射研究了立方相Pm-3m的微观结构。CsPbI?钙钛矿薄膜显示出尖锐的吸收边和近红外区的PL发射，具有1.67 eV的直接带隙和高的红色发射色纯度。另外，CsPbI?较高的介电函数值将有助于多种光电器件。

    关键词： 椭圆偏振法，介电函数，无机钙钛矿，折射率

    更新于2025-09-09 09:28:46