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钙钛矿太阳能电池的表面钝化以实现效率与稳定性的提升
摘要： 平面p-i-n型钙钛矿太阳能电池（PVSCs）技术在向商业化推广的进程中，需要兼具高效率与最佳稳定性。通过在富勒烯（C60）/钙钛矿界面引入四十四烷（TTC，CH3(CH2)42CH3）这类小分子材料，我们显著降低了界面陷阱密度，从而抑制电子复合并促进电子提取。最终实现了20.05%的优化效率及79.4%的高填充因子——这是小分子修饰PVSCs中的顶尖性能之一。此外，疏水的TTC有效?；ち烁祁芽蟊∧っ馐芩鸷?。由此我们获得了更优异的长期稳定性：在空气中连续暴露200小时后仍保持初始效率的87%。
关键词： 表面缺陷、电荷传输、表面钝化、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-11-21 11:01:37
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螺旋桨状寡聚(苯乙烯基)苯的 photophysical 特征和半导体性质
摘要： 对一系列螺旋桨状寡聚(苯乙烯基)苯的电子、光学及半导体特性进行了系统研究，以监测中心苯环周围苯乙烯分支数量（三、四、六支）的影响。为阐明其结构与性能关系，采用多种理论水平结合不同极性溶剂条件进行了密度泛函理论计算。吸收光谱和振动拉曼光谱显示，十字形四分支衍生物具有最有效的π共轭体系，这与计算得出的最低键长交替值和带隙相符。吸收光谱与荧光光谱间镜像对称性的偏离，与电子激发态下分子构象变化相关。此外，为探究寡聚(苯乙烯基)苯的半导体行为，计算分析了与电离过程相关的分子结构变化及不同电子特性，并通过空穴与电子重组能的计算初步评估了这些化合物的n型或p型导电特性，在某些案例中发现了与常见n型半导体相当的电子重组能。
关键词： 光物理性质、密度泛函理论、电荷传输、拉曼光谱、寡聚(苯乙烯基)苯、半导体特性
更新于2025-11-20 15:33:11
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混合钙钛矿太阳能电池活性面积依赖性性能的新见解
摘要： 混合钙钛矿薄膜的形貌因其从溶液到固体卤化物钙钛矿相的复杂结晶动力学而对工艺参数高度敏感。该特性对沉积薄膜的器件面积也极为敏感，因此可重复的光电转换效率（PCE）始终是制备大面积活性区域高效光伏器件的瓶颈。本研究聚焦于放大工艺过程中钙钛矿墨水浓度依赖的钙钛矿覆盖层质量与钙钛矿太阳能电池（PSC）PCE之间的关系。场发射扫描电子显微镜图像显示，钙钛矿覆盖层的表面覆盖率取决于钙钛矿溶液浓度和器件面积。基于活性区域变化的电流密度（J）-电压（V）及外量子效率测试揭示了形貌依赖的电荷传输/复合路径差异。我们确认在40 wt%前驱体浓度下，钙钛矿墨水能制备出覆盖1 cm2区域的均匀钙钛矿覆盖层。由此，在1 cm2活性面积的PSC上实现了高度可重复的PCE * 13%。总体而言，本发现为理解PSC活性区域依赖的PCE提供了重要新见解。
关键词： 形态学、混合钙钛矿、电荷传输、光电转换效率、太阳能电池、复合路径
更新于2025-11-19 16:56:42
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利用石墨烯量子点抑制染料敏化太阳能电池中的电荷传输与电子复合
摘要： 本研究中，通过不同浓度的石墨烯量子点（GQDs）溶液敏化TiO?光电极，以提升染料敏化太阳能电池（DSSC）的光伏性能和电荷传输能力。对比原始TiO?与TiO?-GQDs光电极的性能，探究GQDs掺杂对DSSC的影响。研究发现GQDs使TiO?光电极在可见光范围（λ=375-600nm）的吸光度增强，从而获得最高电流密度（Jsc）和光子-电流转换效率（?c）。以7.5mg/ml GQDs浓度敏化的电池（PG 7.5）表现最优，其Jsc达15.49mA·cm?2（提升28.07%），?c为6.97%（提升70.83%），显著优于原始TiO?电池（12.10mA·cm?2，4.08%）。GQDs的荧光特性可在紫外激发下增强可见光区发射，促进光电极产生更多电子-空穴对，优化光伏参数。PG 7.5电池还呈现最低串联电阻（Rs=36.60Ω）、最高电荷转移电阻（Rct2=41.98Ω）及最长电子寿命（6.33ms），这可能源于TiO?/染料/电解质界面复合的抑制，最终实现53.42%的最高电荷收集效率（CCE）。电化学阻抗谱（EIS）分析证实PG 7.5电池同时具有最佳光伏性能与光子-电流转换效率（PCE）。研究表明GQDs可有效提升DSSC的光伏参数与电荷收集效率。
关键词： 电荷收集效率，GQDs-DSSC，TiO2-GQDs，电荷传输
更新于2025-11-14 17:04:02
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BTBT衍生物的迁移率评估：限制因素及其对电荷传输的影响
摘要： 在当代半导体材料中，许多性能优异的材料都基于[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩（BTBT）。这些小分子的烷基化衍生物不仅具有高空穴迁移率，还能通过热真空或溶液沉积法轻松加工。过去十年间，大量研究通过分析分子结构与电荷传输特性来揭示这类分子的独特之处。然而，追求更高迁移率的竞赛导致测量数据差异显著，这加剧了分子结构与电子特性关联的复杂性。此外，近期关于有机场效应晶体管迁移率被高估的争议，也要求我们重新评估这些数值。我们合成了四种含单/双烷基链（碳原子数为8或10）的BTBT衍生物，系统研究了它们的光谱、结构和电学性质。通过采用门控四探针和门控范德堡两种测量方法，对比了室温和低温下的场效应迁移率并探讨其可行性。我们将迁移率变化归因于非对称BTBT衍生物分子平面夹角差异及核-核双层堆叠方式，并发现更多/更长的烷基链能提升迁移率。所谓的"拉链效应"使BTBT核心更紧密靠近，从而增强分子间轨道耦合，最终提高电荷传输效率。
关键词： 电荷传输、迁移率、带间隧穿、有机电子学、有机晶体管
更新于2025-10-23 16:08:52
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金属V<sub>13</sub>O<sub>16</sub>修饰对铋钒酸盐光电极催化剂电荷传输的调控
摘要： 导电金属氧化物是一类对许多现代应用至关重要的新型功能材料。本研究通过简化的光电化学工艺合成了一种新型导电金属氧化物V13O16，并将其以25%至37%的可控质量百分比修饰在半导体光催化剂BiVO4上。由于具有优异的导电性和与氧化物材料的良好相容性，这种金属V13O16修饰的BiVO4复合催化剂在1.23 V（相对于可逆氢电极RHE）下展现出2.2±0.2 mA cm?2的高光电流密度。实验表征和密度泛函理论计算均表明，优异的光电流源于混合相界面欧姆接触增强的电荷分离与转移，以及V13O16提供的卓越导电性。在BiVO4-V13O16表面涂覆Co-Pi后，光电流进一步增至1.23 V（相对于RHE）下的5.0±0.5 mA cm?2，这是目前报道的BiVO4基光电极中最高值之一。表面光电压和瞬态光电流测量表明，虽然Co-Pi/电解质界面的能垒限制了电荷转移，但通过改善表面钝化增强了光电流的电荷转移模型。
关键词： 电荷传输、钒酸铋、Co–Pi钝化、水氧化、金属V13O16
更新于2025-09-23 15:23:52
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锡掺杂氧化铁的调制阳极氧化合成及其增强的太阳能水分解性能
摘要： 本文介绍了调制阳极氧化法制备多孔锡掺杂氧化铁的工艺。通过100Hz频率下由高正电位（+50至+80V范围）与微负电位（-2至-10V范围）构成的连续方波调制，分别实现了金属铁箔的刻蚀阳极氧化过程和含氟阴离子电解质中锡掺杂剂的引入。相较于未掺杂氧化铁，表面富集的Sn4+掺杂剂既能缓解表面空穴的捕获与复合，又可增强表面态的空穴转移效率。这使得光电极水氧化过电位降低110mV，光电流密度提升一倍。钴-磷化物助催化剂的引入进一步提高了空穴转移效率，在相对于可逆氢电极+1.23V电位以下区域，较纯锡掺杂氧化铁使过电位再降330mV，并显著提升光电流密度。最终该氧化铁电极在模拟太阳光辐照下经10小时测试表现出高度稳定的水氧化性能（活性无衰减）及90%的法拉第效率。我们认为该调制阳极氧化技术可便捷适配多种其他掺杂剂体系，为高效太阳能分解水电极的研发提供新途径。
关键词： 掺杂、赤铁矿、氢气、光电化学水分解、电荷传输
更新于2025-09-23 15:23:52
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粗糙与有限分形染料敏化太阳能电池的IMPS理论
摘要： 我们建立了一个适用于均匀光照下染料敏化太阳能电池（DSSC）随机形貌的强度调制光电流谱（IMPS）广义理论模型。通过粗糙度功率谱密度推导出无序半导体/导电玻璃界面的广义IMPS表达式。表面粗糙度对DSSC动态响应的影响源于特征性唯象尺度与形貌尺度的耦合效应。通过对有限自仿射分形结构的IMPS响应进行详细分析，揭示了粗糙度诱导的异常现象及光电流增强机理。粗糙DSSC的IMPS呈现三个特征频率区间：载流子寿命主导的低频区、表面不规则性主导的中频幂律区以及扩散控制的高频区。该理论有助于理解普遍存在的表面无序对载流子动力学与输运过程的影响。
关键词： 染料敏化太阳能电池、电荷传输、分形、表面粗糙度、强度调制光电流谱
更新于2025-09-23 15:23:52
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对称分子结中长程无激活光激发电荷传输
摘要： 采用成熟"全碳"器件设计，将由硝基偶氮苯寡聚体通过共价键连接至导电碳表面构成的分子电子结，在部分透光顶电极的紫外-可见光照射下进行研究。通过施加直流偏压监测结区电导，可在改变入射波长、光强、分子层厚度及温度的条件下观测光电流。光电流谱与硝基偶氮苯的原位吸收谱吻合，随光强线性增长且对施加偏压呈指数依赖。该光电流的电子特性与同器件暗态时存在显著差异：电导量级高出数个数量级，且随分子层厚度的衰减极弱（5纳米以上厚度时β=0.14纳米?1）。光电流的温度依赖性与暗电流相反——在80至450K区间电导下降35%，而暗电流同期增长4.5倍。薄分子层中光电流与暗电流相近，但在低偏压和厚分子层条件下光电流显著超越暗电流。研究表明光/暗机制具有叠加性，在5-10纳米厚度范围内光激发载流子可实现无热激活传输。反向温度依赖性可能源于散射或复合效应（二者均随温度升高而增强，进而降低光电流）。光激发的共振传输有望拓展分子电子器件的设计维度，并对特定波长光电探测具有直接应用价值。
关键词： 电荷传输、光电子学、光电流、分子电子学、分子轨道能级、隧穿势垒、HOMO-LUMO能隙、光诱导传输
更新于2025-09-23 15:22:29
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二维导电聚合物：合成与电荷传输
摘要： 当前的技术进步与大量研究工作已使二维导电聚合物成为连接柔性电子、传感器、离子交换膜、生物技术、催化、储能与转换等多种功能材料的快速崛起界面。具有高度有序几何结构的聚合物纳米结构的合理设计与制备极具吸引力，并能显著影响其固有的电学、光学和力学性能。特别是近期对单体/寡聚物可控层级组装的研究，证实了具有高导电性和柔韧性等特殊特性的独立自支撑片状结构。然而，当前制备纳米级厚聚合物的研究仍面临大面积制备、机械稳定性及内部高度有序性等方面的局限。本文重点探讨二维聚合物材料中与界面或模板辅助合成相关的限域特性、结构-性能关系、电荷传输特性，以及相关实际应用的前景等突破性方法。
关键词： 二维组装、自组织、共轭聚合物、电荷传输、界面合成
更新于2025-09-23 15:22:29