在过去十年中,混合有机无机钙钛矿 (HOIP) 已成为光电子学的重要材料家族。低陷阱密度 1 和长载流子扩散长度 2 – 5 使得太阳能电池的效率超过 20% 6 – 9;接近统一的光致发光量子产率和可调发射使高性能发光二极管 (LED) 能够覆盖可见光和近红外光谱的部分 10 – 12;而大光增益使得脉冲和连续波光泵浦激光的阈值都很低 13 – 17。由于具有高迁移率 18 – 21 和介电常数 22,这些材料也被探索用作光电探测器 23、24。此外,它们的较大 Rashba 分裂 25、26 和较长的自旋寿命 27 – 29 激发了对自旋电子学应用的研究 30 – 32。HOIP 具有灵活的晶体结构和可调节的有机-无机混合成分。这使得可以加入手性配体 33 – 37,从而使钙钛矿可用于手性光电子 38、39、铁电 40 – 42 和手性自旋电子 43、44 应用。
金属卤化物钙钛矿 (MHP) 是一种具有优异性能的半导体材料,广泛应用于各个行业。这些材料通常表现出直接跃迁半导体行为,其特点是吸收系数高、激子结合能低,从而具有出色的 PV 性能。此外,MHP 显示出高效的载流子传输速率、较长的载流子寿命和显著的扩散长度,从而能够以最少的复合实现电子和空穴的有效传输。1 利用 MHP 作为吸收层的钙钛矿太阳能电池 (PSC) 已成为第三代太阳能电池的典范。2009 年,Miyasaka 等人实现了 PSC 开发的一个重要里程碑。用钙钛矿取代染料敏化太阳能电池中的吸收材料,使光伏转换效率 (PCE) 达到 3.8%。2 从那时起,PSC 引起了广泛关注,其 PCE 经历了快速增长,如图所示。1(A)。3 – 9 目前,单结 PSC 已实现认证 PCE 26.14%,10 稳步接近 Shockley – Queisser 效率极限 33.7%。11
这几乎是之前所有技术都无法比拟的。高吸收系数允许用 300-500 纳米厚的薄膜制成高效的太阳能电池,而高电子和空穴迁移率以及缺乏深缺陷允许较长的电荷载流子扩散长度并导致光激发电子的有效收集。[1,2] 这些特性支撑了某些卤化物钙钛矿在光伏电池中的快速发展和高效率。虽然单结太阳能电池的效率已经非常惊人,[3] 但光伏钙钛矿在短期内的“杀手级”应用被认为是用宽带隙钙钛矿顶部电池增强商用晶体硅太阳能电池,以创建串联器件。硅钙钛矿串联器件的效率已经达到 29%,已经超过了硅技术本身的记录,清楚地展示了这一概念的前景。 [4] 此类串联器件可以实现高产量生产,一些研究预测其每瓦成本将低于现有技术。[5] 毫不奇怪,这项技术的商业化尝试已经在进行中。[6]
过去几十年来,随着掺杂技术 [1–7]、基于超表面结构的太阳能聚光器 [8–10] 或具有吸光特性的新型复合材料或混合材料 [11–13] 的发现,光伏技术取得了快速发展。在这些材料中,尤其是钙钛矿基太阳能电池 (PSC),据报道具有出色的能量转换效率 [14, 15]。这种良好的性能归功于钙钛矿活性层的结构,它表现出卓越的光吸收特性,以及长的载流子扩散长度和直接带隙跃迁 [16]。然而,在 PSC 技术和制造中仍必须克服几个关键的缺点 [17–19],然后它们才能被视为硅太阳能电池(目前市场上的主要太阳能转换器)的可行替代品。这些缺陷大多是结构性的,例如快速降解、薄膜质量差、厚度薄、对热和湿度敏感以及由于铅 (Pb) 化合物的存在而具有高毒性。准确的器件和材料特性对于解决这些缺陷至关重要。太阳能电池器件特性中最广泛使用的两种模型是单二极管等效模型(见图 1a)及其更复杂的推导模型——双二极管模型(见图 1b)。
纳米晶体 (NC) 现已成为光子应用的既定基石。然而,它们在光电子学中的集成尚未达到同样的成熟度,部分原因是人们认为瓶颈在于跳跃传导导致的固有有限迁移率。人们做出了巨大努力来提高这种迁移率,特别是通过调整粒子表面化学以实现更大的粒子间电子耦合,并且已经实现了 ≈ 10 cm 2 V − 1 s − 1 的迁移率值。人们承认,这个值仍然明显低于 2D 电子气体中获得的值,但与具有类似约束能的外延生长异质结构中垂直传输的迁移率相当。由于进一步提高迁移率值的前景似乎有限,因此建议应将精力集中在探索跳跃传导带来的潜在好处上。这些优势之一是扩散长度对偏置的依赖性,这在设计基于 NC 的设备的偏置可重构光学响应方面起着关键作用。本文将回顾构建偏置激活设备的一些最新成果,并讨论设计未来结构的基本标准。最终,跳跃传导是产生低无序材料无法提供的新功能的机会。
四元铜银铋碘化合物代表了一类有前途的新型宽带隙 (2 eV) 半导体,可用于光伏和光电探测器应用。本研究利用气相共蒸发法制造 Cu 2 AgBiI 6 薄膜和光伏器件。研究结果表明,气相沉积薄膜的性质高度依赖于加工温度,表现出针孔密度增加,并根据沉积后退火温度转变为四元、二元和金属相的混合物。这种相变伴随着光致发光 (PL) 强度和载流子寿命的增强,以及在高能量 (≈ 3 eV) 下出现额外的吸收峰。通常,PL 增加是太阳能吸收材料的理想特性,但 PL 的这种变化归因于 CuI 杂质域的形成,其缺陷介导的光学跃迁决定了薄膜的发射特性。通过光泵太赫兹探测光谱法,揭示了 CuI 杂质阻碍了 Cu 2 AgBiI 6 薄膜中的载流子传输。还揭示了 Cu 2 AgBiI 6 材料的主要性能限制是电子扩散长度短。总体而言,这些发现为解决铜银铋碘化物材料中的关键问题铺平了道路,并指明了开发环境兼容的宽带隙半导体的策略。
1纳米科学技术中心,奥兰多市中心大学 - 美国佛罗里达州32826。 2 Creol,佛罗里达州中部佛罗里达大学的光学与光子学院,美国佛罗里达州32816,美国。 3佛罗里达州中部佛罗里达大学化学系32816,美国4材料科学与工程系,佛罗里达州中部佛罗里达大学,奥兰多,佛罗里达州,佛罗里达州32816,美国。 5物理系,佛罗里达州中部奥兰多市,佛罗里达州32816,美国。 有机无机卤化物钙钛矿量子点(PQD)构成了用于光电设备应用的吸引人的材料,因为它们的独特特性,例如宽带宽度吸收,高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。 但是,它们的电荷传输特性不如石墨烯。 另一方面,石墨烯的电荷产生效率太低,无法在许多光电应用中使用。 目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD(G-PQD)上层建筑。 在本文中,我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构,展示了超薄的光晶体管和光子突触。 我们的模拟和实验结果表明,从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径,将光激发电荷直接传输到石墨烯,从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。 但是,单层的石墨烯仅吸收2.3%的事件可见光11。 这些1纳米科学技术中心,奥兰多市中心大学 - 美国佛罗里达州32826。2 Creol,佛罗里达州中部佛罗里达大学的光学与光子学院,美国佛罗里达州32816,美国。3佛罗里达州中部佛罗里达大学化学系32816,美国4材料科学与工程系,佛罗里达州中部佛罗里达大学,奥兰多,佛罗里达州,佛罗里达州32816,美国。5物理系,佛罗里达州中部奥兰多市,佛罗里达州32816,美国。 有机无机卤化物钙钛矿量子点(PQD)构成了用于光电设备应用的吸引人的材料,因为它们的独特特性,例如宽带宽度吸收,高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。 但是,它们的电荷传输特性不如石墨烯。 另一方面,石墨烯的电荷产生效率太低,无法在许多光电应用中使用。 目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD(G-PQD)上层建筑。 在本文中,我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构,展示了超薄的光晶体管和光子突触。 我们的模拟和实验结果表明,从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径,将光激发电荷直接传输到石墨烯,从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。 但是,单层的石墨烯仅吸收2.3%的事件可见光11。 这些5物理系,佛罗里达州中部奥兰多市,佛罗里达州32816,美国。有机无机卤化物钙钛矿量子点(PQD)构成了用于光电设备应用的吸引人的材料,因为它们的独特特性,例如宽带宽度吸收,高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。但是,它们的电荷传输特性不如石墨烯。另一方面,石墨烯的电荷产生效率太低,无法在许多光电应用中使用。目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD(G-PQD)上层建筑。在本文中,我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构,展示了超薄的光晶体管和光子突触。我们的模拟和实验结果表明,从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径,将光激发电荷直接传输到石墨烯,从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。但是,单层的石墨烯仅吸收2.3%的事件可见光11。这些厚度小于20 nm的光晶体管使用该G -PQD上层建筑制备的响应性出色的响应性为1.4×10 8 AW -1,在430 nm处的特异性检测性为4.72×10 15 Jones。此外,上层建筑的光辅助记忆效应使我们能够以36.75 PJ/ SPIKE的低能消耗来证明光子突触行为,这与神经形态计算高度相关。我们通过在机器学习的帮助下证明面部识别来揭示其在神经形态计算中的应用。我们预计PQD上层建筑将在开发高效和超薄的光电设备方面加强新的方向。引言石墨烯是电子和光电应用的理想材料,这是由于其广泛的光谱带宽,出色的运输属性具有很高的迁移率(电子迁移率> 15000 cm2Åv-1·S -1),在环境条件下的特殊稳定性和出色的灵活性稳定性和出色的灵活性1-6。已经开发了大量的复合材料和设备,用于在能量收集和存储中应用,光电遗传学和晶体管7-10。迄今为止,石墨烯光电探测器的响应性仅限于10 -2 AW -1。
太阳能简介,温室效应,阳光的特性,光子的能量,在黑暗和照明下的P-N连接,光产生的电流,I-V方程,特征,电池参数的上限,太阳能电池的损失,等效电路中的损失,各种参数的效果对高效率,Solar Cells对高效率的效果,对高iSC的设计,高iSc for for高iSC填充,指定量和指定因素(antireflerfflection和Antirefly cop),指定(ARC),ARC)(ARC),ARC)。少数族裔载体寿命和扩散长度测量。硅太阳能电池的设计,薄膜太阳能电池。单元2:敏化太阳能电池:(9个讲座)简介,光电化学电池的基础,构造,DSSC机制,能量带图,重要参数,工作电极和反电极的特性,电解质和染料的性能,电解质和染料的特性,制造过程,效率,效率,效率,优势,优势,优势,脱离量化量,降级solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar solar dot dot dot dot dot dot dot dot dot dot dot dot。Unit 3: Polymer Solar Cells: (9 lectures) Introduction, history of the polymer solar cells, planar heterojunction solar cells, bulk heterojunction solar cells, excitons in polymers, donor and acceptors polymers, mechanism of photon absorption and power generation, evolution of polymer solar cell designs, hybrid polymer solar cells.单元4:钙钛矿太阳能电池:(9个讲座)介绍,钙钛矿太阳能电池的历史,钙钛矿太阳能电池的操作,设计和工作原理,钙钛矿太阳能电池的优势和缺点,比较孔洛克斯岩石太阳能电池与其他太阳能电池的光子转化效率的比较。
半导体P - i -n异质结构被广泛用作辐射探测器,并在光电子中具有多种应用[1-4]。在这种半导体结构中的能量吸收高于禁止带宽度的光导致电子孔对产生。对,在耗尽的I -Area中产生或从I -Area到掺杂n-和P-层的深度的扩散长度的距离与电场分开,因此电流出现在外部电路中[4]。光电流值将用载体的漂移电流定义,该载体在I -Area中产生,以及在I -Area外产生的载体的扩散电流。在某些条件下,半导体结构的光响应可以检测到多个各种量子振荡事件。例如,由于光电声发射的光激发电子和孔的放松导致光电流振荡,具体取决于刺激光子的能量[5]。在GAAS/ALAS或INGAN/GAN P -I -N超晶格中观察到来自偏置电压的光电流振荡[6,7]。在工作[8]中,研究了P - I -N-二极管在光谱光谱上的I -i -i -n-二极管中的INAS层的影响,并显示了此类异质系统对创建敏感光探测器的效率。后来,在这样的单屏障GAAS/ALAS异质结构中(见图1)在辐照时观察到巨大的光电流振荡[9,10],光子能量高于GAA中的光子能量高于禁止带宽度,而GAA中的光子宽度高,这似乎是多种共振 - 类似于Volt-Ampere特性(VAC)的特殊性。振幅为光电流时的平均光值的20%,其光线为λ= 650 nm,而在具有单个隧道屏障的p - i -i -n -diodes中,这是不可能的,这是不可能的。观察到了那个时期
摘要:CSPBBR 3量子点(QD)是光电设备的有希望的候选者。用二烷基铵(例如二二二烷基二甲基溴化物溴化物(DDAB))取代油酸(OA)和油胺(OLA)盖剂,表明外部量子效率(EQE)的含量增加了0.19%(OA/OLA)至13.4%(dd.4%)。设备的性能显着取决于QD固体中光激发载体的分解长度和迁移率。因此,我们通过构造双尺寸的QD混合物来研究DDAB限制的CSPBBR 3 QD固体中的电荷载体传输动力学。可以通过定量改变两个尺寸的QD之间的比率来监测荷兰载波的差异,从而改变了每个QD群集中载体的平均自由路径。从超快瞬态吸收光谱获得的QD固体的激发态动力学表明,由于强量量子的构造,光生的电子和孔很难在小型QD(4 nm)中使用。另一方面,大型QD(10 nm)中的光诱导的电子和孔都将与小型QD插入界面,然后进行重组过程。将载载物的不同研究与混合物中的QD组件上的蒙特卡洛模拟相结合,我们可以在10 nm cspbbr 3 qds中计算出电荷载体的差值长度为〜239±16 nm,以及电子和电子的迁移率,以及2.1(2.1(2.1(0.6))和0.6(0.6)(0.69(±0.6)(0.69)(0.69)(±0.69)(±0.69(±0.6)(±0.69)(±0.69)(±0.69)(±0.69)(±0.69)(±0.69)(±0.69)(±±0.6)(±±0.6)(±±±9)(±±0.6) 分别。这两个参数均表示DDAB限制的QDFIFM中有效的电荷载体传输,这合理化了其LED设备应用程序的完美性能。关键字:超快光谱,扩散长度,cspbbr 3,ddab,量子点光伏,载体传输,电荷转移■简介