摘要:由于效率的快速提高,卤化物钙钛矿材料在光伏区域引起了全球关注,从2009年的不到4%到2023年的26.1%,只有纳米杠杆光活性层。同时,这位Nova星在许多其他领域(例如发光,传感器等)都发现了应用。本综述始于物理和化学的基础知识,其卤化物钙钛矿材料的出色性能用于光伏/发光以及准备它们的方法。然后,它描述了太阳能电池和发光设备的基本原理。总结了包括纳米技术的策略,以改善这两个领域的卤化物钙钛矿材料的性能和应用:从结构 - 财产关系到设备中的每个组件如何影响整体性能。此外,这篇评论列出了卤化物钙钛矿材料未来应用的挑战。
PIN 型结构中的薄(尽管有吸收性)N 型界面(例如 C 60 层)似乎确实比标准结构中通常使用的厚的高吸收性 HTL(例如 spiro-OMeTAD)的光学危害更小。14 因此,为了开发高性能串联电池,似乎有必要优化具有 PIN 型结构的半透明 PSC 单结。这种类型的电池逐渐得到更多研究,效率也相应提高到 17%。16–21 性能主要取决于用作活性层和界面层的材料。这些架构的主要缺点是由于使用了不合适的 N 型和 P 型界面层,导致 V oc 值较低。这会阻止钙钛矿层的最佳运行并有利于辐射复合。22
在开发OPV设备的早期,发现大量异质结(BHJ)设备的主动层与更简单的平面异质结。1从那时起,广泛的工作一直致力于优化具有各种处理条件的BHJ活性层的形态(例如,,溶剂,浓度,溶剂添加剂,热退火等。)。2 - 4因此,众所周知,设备制造程序(例如,进程溶剂,自旋涂层速度,退火温度)在OPV活性层的形态中起重要作用,因为lm形成的过程在动力学上受到限制。5对形态在OPV设备性能方面的重要性进行了广泛的研究,有2,3,5,并在包括激子差异,6个电荷分隔和运输的过程中发挥作用,7和设备稳定性。8,9然而,预先预先派遣了不同材料与设备制造参数之间的复杂相关性,以及它们在nal设备性能上的集体构成的集体构成了持久的挑战。这种复杂性是一个强大的障碍,阻碍了OPV设备性能的准确预测,并有助于生产过程的费力和昂贵的性质。鉴于许多最终决定OPV设备性能的复杂关系和过程,机器学习的潜力(ML)加速了OPV材料和设备的开发,这是一个诱人的承诺。20 - 22其他人基于人类的直觉就分子亚结构产生了一式式编码。ML技术可以使科学家能够快速筛选供体(D)和受体(A)材料的潜在组合,或建议给定材料组合的最合适的设备制造参数。使用ML预测OPV设备的PCE的先前效果仅专注于供体和受体材料。值得注意的是,哈佛清洁能源项目10 - 12和其他13 - 19使用了DFT计算的分子描述符来预测PCE。最近,一种类似的方法已将遗传算法纳入了设计,以设计高性能的非富烯受体(NFA)设备。23
400 nm 至 800 nm。(实线)包括 CsI(Tl) 闪烁体的发射光谱以供比较。(虚线)(b)不同光活性层厚度的 OPD 在暗条件和 950 µW/cm 2 光照辐照度(波长 546 nm)下实验和拟合的电流密度 (J) 与电压 (V) 特性。当实线符号表示光响应时,空心符号表示测得的暗电流。实线是根据非理想二极管方程拟合的暗电流密度。虚线表示当分流电阻 R sh 为无穷大时的理想 JV 曲线。(c)对于具有不同活性层厚度的 OPD,暗电流密度 (J dark ) 测量图与内部电场的关系。(d)反向偏压为 1.5V 时具有 320 nm 厚度活性层的 OPD 的外部量子效率 (EQE)...... 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 36
在原子上薄的二维GESE/SNS异质结构的界面处设计了从插入的杂种原子(例如Cu)衍生成的量子材料,并设计了其光电特征,以用于下一代光伏应用。先进的AB始于建模表明,多体效应诱导中间带(IB)状态,子带差距(〜0.78和1.26电子伏特)是下一代太阳能设备的理想选择,这有望比Shockley-Queisser的效率大于〜32%。整个异质结的电荷载体在空间上均具有能量和自发限制,从而降低了非辐射重组并提高量子效率。在太阳能电池中使用这种IB材料可增强在近红外至可见光范围内的吸收和载体的产生。调整活性层的厚度在大于600 nm的波长下增加光活性,在宽太阳波长范围内达到了〜190%的外部量子效率,从而强调了其在高级光伏技术中的潜力。
摘要。为有机光伏细胞结构提出了半球形壳形状,旨在增强光吸收和角度覆盖。三维有限元分析方法用于研究半球形壳形活性层中的吸收光谱。研究表明,与扁平结构化的设备相比,当传入光是横向电动(TE)和横向磁性(TM)极偏振时,所提出的结构可能会导致66%和36%的吸收改善。与先前报道的半微粒壳结构相比,所提出的半球形壳结构的吸收改善高达13%(TE)和21%(TM)。也提高了所提出的结构的角度覆盖范围,达到81度(TE)和82度(TM),这对于可穿戴的电子应用非常有用,在这些应用中,入射角可以随机变化。这些改进可以归因于更好的光耦合和通过设备半球形外壳形状使活跃层引导。
得益于大量的研究努力,有机太阳能电池已成为可再生能源领域的有力候选者,据报道其能量转换效率超过 19%,使用寿命超过几十年。在组成有机太阳能电池的薄膜堆栈中,界面处的传输层起着关键作用,与光活性材料本身一样重要。由于这些界面所需的非常特殊的特性,电子 (ETL) 和空穴 (HTL) 传输层确实直接与器件的效率和稳定性有关。专注于 HTL 界面,大量材料已用于有机太阳能电池,例如 2D 材料、导电聚合物或过渡金属氧化物。在这篇综述中,我们介绍了用于制造有机太阳能电池的 HTL 材料的演变和最新进展,描述了它们的特性和沉积过程,并将它们与活性层中的富勒烯或新型非富勒烯受体的用途联系起来。关键词:有机太阳能电池;界面;空穴传输层。
在原子上薄的二维GESE/SNS异质结构的界面处设计了从插入的杂种原子(例如Cu)衍生成的量子材料,并设计了其光电特征,以用于下一代光伏应用。先进的AB始于建模表明,多体效应诱导中间带(IB)状态,子带差距(〜0.78和1.26电子伏特)是下一代太阳能设备的理想选择,这有望比Shockley-Queisser的效率大于〜32%。整个异质结的电荷载体在空间上均具有能量和自发限制,从而降低了非辐射重组并提高量子效率。在太阳能电池中使用这种IB材料可增强在近红外至可见光范围内的吸收和载体的产生。调整活性层的厚度在大于600 nm的波长下增加光活性,在宽太阳波长范围内达到了〜190%的外部量子效率,从而强调了其在高级光伏技术中的潜力。
引言目前,微电子气体传感器广泛应用于环境监测、通风和空调系统、家用设备和汽车工业[1,2]。它们还用于确定采矿、化学和冶金工业中危险气体的最大允许浓度[3,4]。在众多的金属氧化物半导体中,二氧化锡被认为是最有前途的传感材料[5]。气敏电阻型传感器采用二氧化锡制造,通过测量触点间电阻的变化来检测空气中气体的存在。气体传感器的小型化在保持工作电压的同时,增加了触点间隙中的电场。这会刺激离子吸附气体粒子在活性层表面的迁移,影响气敏装置的整体特性,并实现气体的分析和识别[6,7]。研究金属氧化物半导体结构的电物理特性通常涉及测量介电氧化物层的伏特-法拉特性(通常在高频下)以及具有相对较高电导率的氧化物层在直流下的伏特-安培特性 (IVC)。本研究介绍了基于 SnO 2 /Si 的异质结中电流传输机制的实验结果。