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通过优化器件结构提升溶液法制备Sb2Se3薄膜太阳能电池的光伏性能
摘要: 薄膜太阳能电池因其高效率和低成本而受到全球关注。硒化锑(Sb2Se3)因其合适的带隙、储量丰富、低毒性和高化学稳定性,成为薄膜太阳能电池中极具前景的光吸收材料候选者。本文采用简单的肼溶液法制备了Sb2Se3薄膜太阳能电池。通过控制光活性层厚度并插入聚(3-己基噻吩)空穴传输层,实现了光电转换效率为2.45%的Sb2Se3太阳能电池。
关键词: 空穴传输层、n-i-p结构、溶液法、聚(3-己基噻吩)、硒化锑、薄膜太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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掺镁氧化亚铜(Mg:CuCrO?)作为有机及钙钛矿太阳能电池的高效空穴传输层
摘要: 空穴传输层(HTL)的电学和光学特性对有机及卤化物钙钛矿太阳能电池(分别为OSC和PSC)的性能至关重要。本研究探讨了镁掺杂对CuCrO?(CCO)纳米颗粒及其作为OSC和PSC中HTL性能的影响。通过水热法合成了CCO和镁掺杂CCO(Mg:CCO)纳米颗粒,并采用多种实验技术表征其结构、化学组成、形貌、光学及电子特性以研究镁掺杂效应。结果表明,镁掺杂提高了功函数并减小了颗粒尺寸。我们证实CCO和Mg:CCO可作为多种OSC(包括首次实现的非富勒烯受体体异质结体系)及CH?NH?PbI? PSC的高效HTL。所有体系中均发现镁掺杂使平均短路电流密度略有提升。
关键词: 掺镁CuCrO2、钙钛矿太阳能电池、空穴传输层、有机太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过CuSCN掺杂的PEDOT:PSS提高倒置钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性
摘要: 空穴传输层(HTL)在倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)中至关重要,它能促进空穴提取并抑制电荷复合,从而提升器件性能?;诠惴菏褂玫腍TL材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS),我们提出了一种采用廉价易得的硫氰酸亚铜(CuSCN)的新型HTL改性方法:将CuSCN的氨水溶液掺杂至PEDOT:PSS中并进行低温退火处理,可降低能垒、提高电荷提取效率,并增大PEDOT:PSS-CuSCN HTL基倒置PSCs中钙钛矿晶体的平均尺寸。实验观察到器件性能显著提升——开路电压超过1.0 V,光电转换效率(PCE)高达15.3%,比PEDOT:PSS基PSCs的PCE提高了16%。更值得注意的是,由于PEDOT:PSS-CuSCN HTL的酸性低于PEDOT:PSS,在相同存储条件下其器件稳定性几乎提升两倍,展现出优异的长期稳定性。因此,CuSCN掺杂PEDOT:PSS HTL的成功应用,为开发高效稳定PSCs用高性能HTL提供了新途径。
关键词: 钙钛矿太阳能电池,功率转换效率,硫氰酸亚铜,空穴传输层,稳定性
更新于2025-09-11 14:15:04
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抑制界面偶极子以最小化量子点光伏器件中的开路电压损失
摘要: 量子点(QD)光伏器件作为能量转换装置具有应用前景,但其开路电压(VOC)损耗过大。先前研究已发现量子点活性层相关因素会导致VOC损失,包括亚带隙陷阱态和量子点薄膜的多分散性。本研究转而聚焦层间界面,揭示了一个关键的VOC损耗来源:量子点/空穴传输层(HTL)界面的电子泄漏。虽然高带隙有机材料制成的HTL可能适合最小化漏电流,但有机/金属界面形成的偶极子会阻碍最佳能带排列的控制。为解决这一难题,我们引入了由半导体α-六噻吩(α-6T)和金属聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)组成的双层HTL结构。在α-6T与金电极之间引入PEDOT:PSS层可抑制不良界面偶极子和空穴肖特基势垒的形成,该双层HTL能提供1.35 eV的高电子势垒。与传统MoO3对照器件相比,采用双层HTL在不影响短路电流密度(JSC)的情况下使开路电压提升74 mV,最终获得9.2%的最佳光电转换效率(较相关对照器件提升超40%)?;谇匙畹臀凑挤肿庸斓溃↙UMO)能级的类似结构验证了该双层策略的普适性。
关键词: 能带工程、量子点太阳能电池、界面偶极子、空穴传输层
更新于2025-09-11 14:15:04
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探索电子与激子过程以实现高效深红光CuInS2/ZnS量子点发光二极管
摘要: 通过瞬态电致发光测量系统研究了无镉CuInS2/ZnS量子点发光二极管(QLEDs)的电致发光机制。结果表明,空穴传输层(HTLs)的特性决定了QLEDs是通过直接电荷注入还是能量转移被激活。此外,空穴传输层与量子点之间的能级匹配以及空穴传输层的载流子迁移率特性是影响器件性能的关键因素。通过选择合适的空穴传输层(如4,4'-双(9-咔唑基)-2,2'-联苯),可获得基于单空穴传输层的高效深红色(发射峰约650 nm)CuInS2/ZnS QLEDs,其峰值电流效率和亮度分别达到约2.0 cd/A和近3000 cd/m2。
关键词: 能量转移、电荷注入、空穴传输层、量子点发光二极管、电子泄漏、电荷积累
更新于2025-09-11 14:15:04
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具有空穴传输层的Sb<sub>2</sub>Se<sub>3</sub>太阳能电池模拟
摘要: 采用太阳能电池电容模拟器(SCAPS)研究了含空穴传输层(HTL)的Sb2Se3太阳能电池模型。首先分析了不同HTL对器件性能的影响,发现CuO是最佳HTL。随后系统研究了Sb2Se3厚度、CuO厚度、CuO掺杂浓度、CuO空穴迁移率、Sb2Se3层缺陷密度、CdS/Sb2Se3界面缺陷密度以及金属电极功函数对器件性能的影响。最优参数为:Sb2Se3厚度300 nm、CuO厚度20 nm;为实现理想性能,CuO掺杂浓度需超过10^19 cm^-3且空穴迁移率应大于1 cm^2V^-1s^-1;Sb2Se3层缺陷密度和CdS/Sb2Se3界面缺陷密度分别需控制在10^13 cm^-3和10^14 cm^-2的极低水平;金属电极功函数应超过4.8 eV以避免形成肖特基结。经优化后可获得23.18%的最高效率。本模拟结果为实际提升Sb2Se3太阳能电池效率提供了重要参考。
关键词: Sb2Se3太阳能电池,空穴传输层,SCAPS
更新于2025-09-11 14:15:04
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载流子传输材料功函数对钙钛矿可切换光伏现象的影响
摘要: 在具有特定结构和测量条件的钙钛矿太阳能电池中,已观察到有机金属卤化物钙钛矿的滞后效应和可切换光伏现象。这些现象被成功应用于阻变随机存取存储器和类脑器件,特别是采用光子作为读出或应力探针(而非电学探针)。然而,导致这些效应的机制尚未完全阐明。本文制备了具有不同空穴传输层(功函数范围5.9 eV至3.7 eV)的钙钛矿器件,并通过电流-电压测量与时间分辨光响应测量进行系统表征。结果表明可切换光伏现象与空穴传输层功函数高度相关。利用X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)详细研究了钙钛矿与多种材料的界面电子结构,证实可切换光伏现象强烈依赖于强能带弯曲效应。光诱导XPS测量显示钙钛矿层能带弯曲程度受电荷捕获/释放及空穴载流子积累调控?;诘缪Р饬坑肽艽?,我们提出结合离子迁移与电荷捕获/释放过程的理论模型来解释可切换光伏现象。
关键词: 功函数、能带弯曲、空穴传输层、钙钛矿、离子迁移、电荷俘获、可切换光伏效应
更新于2025-09-11 14:15:04
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激子诱导的空穴传输层降解及其对磷光有机发光器件效率与稳定性的影响
摘要: 研究了激子诱导的空穴传输层(HTLs)降解效应及其对磷光有机发光器件(PhOLEDs)效率和稳定性的影响。为隔离并研究激子对HTLs的作用,采用紫外光照作为施加激子应力的手段。结果表明,仅HTLs承受的激子应力就会导致PhOLEDs电致发光外量子效率及稳定性显著下降,揭示了HTLs激子诱导降解对器件性能的限制作用。HTLs中淬灭剂的产生以及激子从HTLs向发光层(EML)的扩散似乎是该降解机制中的关键因素。观测发现,激子诱导的HTLs降解对PhOLEDs的影响远大于荧光器件,表明HTLs对器件稳定性的影响更为关键,并指向三重态激子在此现象中的作用。研究还提示,提高HTLs的激子稳定性或缩短其激子寿命有助于增强器件稳定性。这些发现揭示了PhOLEDs中一种新的降解模式,为提升器件性能与稳定性的设计提供了重要依据。
关键词: 电致发光效率、器件稳定性、磷光有机发光二极管、激子诱导降解、空穴传输层
更新于2025-09-04 15:30:14