然而,令人印象深刻的高 PCE 是使用氮气中不可升级的旋涂法从小面积电池(< 1 cm 2 )获得的。[1–3] 为了使 PSC 具有商业可行性,开发在环境空气中低成本大面积制造工艺势在必行。工业上可用于大面积涂覆的许多工艺,例如浸涂、刮刀涂覆和狭缝模涂覆等。其中,狭缝模涂覆是优选的,因为它可以精确控制涂层厚度和溶液使用量(即材料浪费最少)。[4–7] 狭缝模涂覆也适合用于连续工艺,这可以进一步降低制造成本。高性能 PSC 已经通过刮刀涂覆、狭缝模涂覆和喷涂等可扩展工艺制造出来。[8–14] 然而,大多数研究集中在受控环境下的钙钛矿层处理。关于在环境空气中操作的可扩展工艺的报道有限。 [15–18] 常用的 pin 型 PSC 结构包含通过溶液工艺沉积的四层,这四层包括空穴传输层 (HTL)、光吸收钙钛矿层、电子传输层 (ETL) 和功函数调节层 (WFL)。首先,为实现可扩展的工艺,每层加工过程中使用的所有溶剂都应无毒。[19–21] 然后,在每层的合适化学组成、溶剂类型、薄膜形貌控制、层间兼容性、每层的稳定性之间的平衡以拥有可行的环境空气处理系统在科学和工程方面都是相当具有挑战性的。PSC 每层的薄膜形貌和兼容性由每层的化学组成和工艺条件控制。对于钙钛矿层,薄膜形貌由溶剂蒸发和结晶的动力学速率决定。[22–23] 对于旋涂,大多数溶剂通过涂布机旋转和反溶剂滴落迅速去除。 [24] 但狭缝涂布的溶剂挥发速度低于旋涂。[17,25–26] 采用反溶剂浴、气体淬火和预热基片法等策略来增加溶剂挥发速度。[11,27–31] 虽然可以实现高PCE器件,但结果仅限于小面积基片。如果
光生电荷产生范围很宽且可调,[4] 而且载流子迁移率高,扩散长度可达几微米。[5–7] 在任何光收集装置中,合适的接触对于有效收集光生电荷并将其输送到外部电路都至关重要。接触负责提供内在不对称性,以产生提取光生载流子的驱动力;[8] 这种内在不对称性可以通过动力学选择性(扩散控制)或电极之间的能量失配(漂移控制)来建立。一般的薄膜太阳能电池由活性层、夹在空穴提取阳极接触和电子提取阴极接触之间组成。在光照下,活性层内产生的电荷载流子将漂移扩散到接触处,并通过内在不对称性被提取,从而产生净光电流。有机太阳能电池的特点是载流子迁移率低、扩散长度短,因此需要在活性层上建立强大的内建电场以提高电荷提取率并避免复合。[9–11] 该电场由内建电位V bi (或接触电位) 引起,该电位源于阳极和阴极之间的功函数差异,由于有机半导体的介电常数相对较低,因此基本上不受屏蔽。相反,在钙钛矿太阳能电池中,载流子扩散长度为几微米,在没有电场的情况下,光生电荷应该能够毫不费力地穿过 200–500 纳米的活性层而不会复合。因此,只要能确保接触处的动力学选择性[12],电荷收集预计将由扩散控制[8,13],人们正在沿着这个思路达成共识。通过在电极和活性层之间采用单独的电荷传输层 (CTL) 来实现动力学选择性,从而形成 n–i–p 或 p–i–n 型器件架构,其中阳极处为空穴传输层 (HTL,p 层),阴极处为电子传输层 (ETL,n 层)。在理想情况下,这些层能够传导多数载流子,同时防止少数载流子的提取,从而为扩散驱动的电荷收集创建优先方向。在这种电荷提取要求的框架内,对于内置电位的确切作用以及负责电荷提取的驱动力的确切性质仍然存在一些猜测。
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目前,人们十分关注开发和在社区范围内使用疫苗来控制传染病。这种关注是多种因素的结果;这些重大历史事件包括:20 世纪 70 年代末期,通过接种疫苗在世界范围内消灭了天花 1 ;美国目前成功实施了儿童免疫接种计划,控制了麻疹、腮腺炎、百日咳和风疹 2 · 3 ;英国公共卫生当局多次呼吁提高疫苗接种率,但一直未获通过,因为与发达国家的标准相比,英国的疫苗接种率目前偏低 4 · ' ;世界卫生组织 (WHO) 为控制发展中国家多种严重的儿童病毒性和细菌性疾病而实施的扩大免疫规划 (EPI) 8 · 12 ;以及分子生物学和生物技术的快速发展,为未来的新型疫苗研发带来了希望 13 - 16 • 当今研究的重点是在分子水平上,这一领域的研究受到迫切需要开发针对第三世界主要致命疾病(如疟疾)的疫苗 11 · 19 以及对抗新感染(如目前流行的艾滋病(获得性免疫缺陷综合症))的刺激。艾滋病是由最近分离出的人类细T 淋巴细胞病毒 (HTL V-III) 20 • 21 • 然而,开发一种安全、有效和廉价的疫苗只是迈向社区范围控制的第一步(尽管是至关重要的一步)。流行病学、经济和动机问题至少与技术问题同样重要。自 1960 年代后期以来,麻疹疫苗(一种非常具有成本效益的免疫 12 )就已经问世,但这种感染仍然是世界儿童死亡的主要原因之一 8 • 22 • 在开展疫苗开发研究的同时,需要更好地了解如何最好地使用疫苗来保护社区和个人。传染病在人群中的持续存在需要易感个体的密度超过一个临界值,即平均每个原发性感染病例都会产生至少一个继发性病例。因此,没有必要为社区中的每个人接种疫苗来消除感染;群体免疫水平必须足以将易感人群比例降低到临界点以下。因此,流行病学的核心问题是:应为多少比例的人口接种疫苗才能实现消除(在当地计划中)、根除(在全球计划中)或确定的控制水平?人口因素(例如出生率)如何影响这一点?接种疫苗的最佳年龄是多少?大规模免疫如何影响易感人群的年龄分布,特别是在最有可能患上严重疾病的人群中,遗传和空间异质性对感染易感性(或免疫反应)对有效群体免疫的产生有多重要 23 • 26 ?要回答这些问题,我们需要了解病原体的传播动态与自然获得(或人工产生的)感染免疫水平之间的相互作用。这种关系很复杂,取决于个体感染的确切过程、宿主群体的人口统计、感染持续时间等因素。