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调控杂化准二维钙钛矿薄膜中的相位分布与载流子传输
摘要： 准二维钙钛矿因其高稳定性和易于调控的特性，成为传统三维钙钛矿的有力替代方案。然而，根据器件结构控制相分布仍是主要挑战。本研究通过超快瞬态吸收光谱证实了相纯度与垂直分布的调控方法及其对器件性能的影响。添加乙酸乙酯作为反溶剂可翻转钙钛矿薄膜的生长方向，而采用CH3NH3Cl和二甲基亚砜能减缓晶体生长速率，从而获得更高相纯度。载流子传输方向也随之得到调控。研究发现太阳能电池性能对相纯度的敏感性高于垂直分布。这些发现对于准二维钙钛矿在不同类型器件中的应用具有重要意义——这类应用需要改变相纯度和垂直分布特性。
关键词： 太阳能电池、载流子传输、垂直分布、相纯度、准二维钙钛矿
更新于2025-11-19 16:56:35
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倒置聚合物太阳能电池中CdSe和CdSe@ZnS量子点中间层的耦合功能
摘要： 我们展示了利用CdSe量子点（QDs）作为中间层来提升倒置聚合物太阳能电池（iPSCs）的光伏性能。在聚乙氧基乙烯亚胺（PEIE）聚合物与PTB7:PC71BM混合层之间引入CdSe及CdSe@ZnS核壳结构量子点，通过福斯特共振能量转移（FRET）和高效电荷传输显著提升了短路电流密度。强烈的相互荧光猝灭现象表明，PTB7:PC71BM吸收的光子能量被有效转移至量子点。采用CdSe量子点中间层的PTB7:PC71BM基iPSCs实现了8.13%的更高光电转换效率，较对照器件提升13.4%。而使用CdSe@ZnS量子点中间层的器件表现出相对较低的7.31%效率，这可能源于ZnS壳层较高能级导致的量子点内部载流子复合增加。因此，CdSe量子点中间层增强光伏性能的机理可归因于FRET效应促进的有效电荷传输及整体光电流提升。
关键词： 载流子传输、共振能量转移、量子点、倒置聚合物太阳能电池、CdSe、能级排列
更新于2025-09-23 15:21:01
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??掺杂对Sb?Se?薄膜的高效缺陷钝化及其高性能太阳能电池应用
摘要： 半导体中的缺陷决定了载流子输运与复合过程，这是影响太阳能电池功率转换效率的关键因素之一。本研究证明，引入碲元素可精确调控Sb2Se3薄膜中Se/Sb的原子比例，成功获得富硒与富锑两种Sb2Se3薄膜。通过器件制备与深能级缺陷光谱表征，我们实验揭示：富硒Sb2Se3更易形成SeSb和VSb缺陷，而富锑条件则促进SbSe和VSe缺陷生成。当Sb2Se3中存在适当过量硒时，相比原始Sb2Se3基太阳能电池，其净效率提升达2%。本研究为调控Sb2Se3太阳能电池缺陷形成提供了有效策略，为进一步提升Sb2Se3太阳能电池效率指明了方向。
关键词： Sb2Se3、缺陷钝化、碲掺杂、太阳能电池、载流子传输
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过添加二维Bi<sub>2</sub>OS<sub>2</sub>提升有机太阳能电池的载流子迁移率和功率转换效率
摘要： 尽管聚合物太阳能电池（PSCs）具有诸多优势并在过去二十年取得重大进展，但其较低的电荷载流子迁移率仍制约着性能提升。二维（2D）铋基半导体纳米材料（Bi2OS2）因其具备高载流子迁移率、适宜带隙、宽吸收范围及良好稳定性，有望成为改善PSCs活性层电荷载流子迁移率的潜在材料。本研究首次合成二维Bi2OS2纳米材料并将其作为第三组分引入PSCs活性层。当活性层中掺入1 wt%二维Bi2OS2纳米材料时，PSCs的功率转换效率（PCE）较二元体系显著提升逾17%（从10.51%增至12.31%）。效率提升主要源于活性层电荷传输、表面形貌及结晶度的改善。值得注意的是，二维Bi2OS2在活性层中发挥异质成核作用，促进了PBDB-T和ITIC的结晶增强。这些发现不仅为提升PSCs性能提供了新途径，也表明二维Bi2OS2纳米材料在PSCs领域具有重要应用潜力。
关键词： 结晶度，二维Bi2OS2纳米材料，聚合物太阳能电池，载流子传输
更新于2025-09-16 10:30:52
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移动离子对钙钛矿太阳能电池稳态性能的影响
摘要： 钙钛矿太阳能电池中的移动离子会引发诸多独特的瞬态现象，而其在稳态（主要工作条件）下的影响却鲜少受到关注。因此，本研究采用离子漂移扩散模型来评估移动离子的稳态分布如何影响光生载流子的收集，以及掺杂剂和能带排列导致的离子重分布情况。我们证明，移动离子能使载流子传输机制从漂移与扩散的组合转变为仅靠扩散进行传输，只有当载流子迁移率 - 寿命积因传输损耗增加和复合动力学改变而受限时，才会影响器件效率。钙钛矿器件中也需要高浓度的掺杂剂才能使这种掺杂产生可测量的影响，而另一方面，传输层的能带排列原则上可产生类似掺杂的效应，这通常会对电池效率造成不利影响。
关键词： 掺杂剂、稳态性能、钙钛矿太阳能电池、能带排列、移动离子、载流子传输
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过引入单壁碳纳米管或石墨烯增强二维钙钛矿中的载流子传输
摘要： 二维（2D）有机-无机（杂化）钙钛矿因其良好的耐湿性和抗紫外线能力，被视为替代传统三维（3D）钙钛矿用于太阳能电池的潜力材料。然而，二维钙钛矿存在光生载流子密度低和电荷传输性能差的问题，导致其功率效率显著降低。为提升二维钙钛矿的功率效率，需要合成高度结晶的薄膜（接近单晶品质），并通过控制无机钙钛矿组分的排列使其相对于电极呈垂直取向以改善电荷传输。本研究通过将二维钙钛矿与单壁碳纳米管或石墨烯结合，探索克服这一局限性的策略，从而实现载流子向电极更高效的提取。在薄膜中引入碳纳米结构后获得了更长的载流子寿命，在电池层面功率效率提升了2倍。
关键词： 二维钙钛矿、载流子传输、太阳能电池、单壁碳纳米管、石墨烯
更新于2025-09-11 14:15:04
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硫修饰BiVO<sub>4</sub>光阳极中增强的载流子传输与带隙减小
摘要： 近期关于钒酸铋（BiVO4）的研究表明，它是性能最优异的金属氧化物光阳极材料之一。然而，其较差的载流子传输能力和相对较宽的带隙限制了性能的进一步提升，尤其是薄膜光电极形式。本研究采用硫掺杂来解决这些限制：带隙最大降低约0.3 eV，使理论最大太阳能制氢效率从9%提升至12%。硬X射线光电子能谱（HAXPES）和密度泛函理论（DFT）计算表明，带隙降低的主要原因是价带顶上移。时间分辨微波电导测量显示，硫掺杂BiVO4的载流子迁移率比未改性样品提高约3倍，导致载流子扩散长度增加约70%。本工作证明硫掺杂是提升宽带隙金属氧化物光电极性能的有效可行方法。
关键词： 钒酸铋，光电化学性能，载流子传输，BiVO4，硫掺杂，带隙减小
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过环状羧酸盐成核剂优化PCDTBT-PCBM体异质结的纳米尺度形貌并改善载流子传输
摘要： 本研究中，四种市售环状羧酸盐成核剂——双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸钠盐(HPN-68L)、六氢邻苯二甲酸单钠盐(HHPA-Na)、苯甲酸钠(Be-Na)和六氢邻苯二甲酸钙盐(HPN-20E)分别被添加至聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-alt-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)与[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PCBM)共混体系中。原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光谱测试表明：羧酸钠盐的加入能有效优化活性层形貌、减小相畴尺寸并增强PCDTBT-PCBM共混物的光学吸收强度。通过制备PCDTBT-PCBM-添加剂三元器件发现，羧酸钠盐的引入可提升空穴迁移率、平衡载流子迁移率并最终提高光电转换效率(PCE)。当添加剂含量固定为5%时，双环二羧酸钠盐HPN-68L的调控能力最优，单环二羧酸钠盐HHPA-Na次之，单环羧酸钠盐Be-Na最差。而羧酸钙盐HPN-20E的加入对PCDTBT-PCBM共混物形貌及光学吸收强度无影响，且PCDTBT-PCBM-HPN-20E三元器件的光电性能较原始二元器件有所下降?；纷呆人嵫蔚牡骺啬芰τ肫浔砻孀杂赡芗捌湓赑CDTBT-PCBM共混物中的分布位置相关——HPN-68L主要分布于PCDTBT与PCBM的界面区域，其余环状羧酸盐则富集于PCBM相中。本研究证实，添加环状羧酸钠盐是优化有机材料形貌并提升其电学性能的简便方法，为未来有机光伏器件的发展提供了新思路。
关键词： PCDTBT-PCBM体异质结、载流子传输、有机光伏器件、环状羧酸盐成核剂、纳米级形貌
更新于2025-09-09 09:28:46