基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池研究进展

作为太阳能电池的光吸收剂,有机金属卤化物钙钛矿材料不仅具有高效的光吸收能力和载流子迁移率,还具有独特的双极性特征,能同时传输电子和空穴,使其成为优异的光伏材料,掀起了基于钙钛矿材料太阳能电池的研究热潮。介绍了近几年来基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池的发展情况,总结了有机金属卤化物钙钛矿材料的结构和特性,对目前几类典型的钙钛矿太阳能电池进行了讨论,并展望了全固态钙钛矿太阳能电池的产业化应用前景。

溶胶凝胶法制备钼掺杂氧化锌薄膜及性质研究(英文)

利用溶胶凝胶法在Al_2O_3衬底上制备出了c轴择优取向的钼掺杂氧化锌(MZO)透明导电薄膜,研究了,钼的掺杂量(0～1 at%)对钼掺杂氧化锌薄膜光电性能的影响。研究结果表明:所制备的薄膜为六方纤锌矿型结构且表面平整、致密。通过高温真空退火,MZO薄膜的电阻率明显降低。且随着钼含量的增加,MZO薄膜的电阻率呈现出先减小后增大的趋势,当钼含量为0.4at%时,获得最小电阻率为0.13Ωcm。薄膜在近红外区域(800～2000 nm)的平均透过率大于85%,这可以有效地拓宽光电器件的光谱范围。

柔性透明导电氧化物薄膜的制备及其应用

柔性透明导电氧化物薄膜以其重量轻、不易碎、成本低等独特的优点而备受青睐,在塑料液晶显示、可折叠太阳能电池等领域得到广泛的应用。文章介绍了目前制备柔性透明导电氧化物薄膜的主要技术及其优缺点,总结了近年来对柔性衬底的处理方法,最后对柔性透明导电氧化物薄膜在各个领域的开发应用和未来的重点研究方向进行了展望。

柔性染料敏化太阳电池光阳极的优化及叠层电池的初步研究

在前期对冷等静压制备柔性染料敏化太阳电池(DSC)研究的基础上,开展了浆料的优化及叠层DSC的研究。首先利用水热法处理由小颗粒P25调配的浆料,发现处理后浆料的稳定性及DSC的效率得到了大幅提高。在P25浆料中加入不同比例200 nm TiO2大颗粒提高光散射,当P25与200 nm TiO2比例为4:1时,DSC获得最高光电转换效率3.11%。在此基础上,尝试用N719和N749双层染料敏化,发现双层染料敏化后电池的效率介于N719和N749单独敏化的电池效率,这可能是由于光阳极变厚不利于电子传输以及染料相互接触影响染料纯度,光阳极厚度及电池结构有待于进一步优化。

沉积激光能量对CuAlO_2薄膜光学性质的影响

采用脉冲激光沉积法制备了CuAlO2薄膜.在沉积激光能量100～180mJ范围内原位沉积的薄膜并在N2气氛下900℃异位退火1h处理后,所有薄膜均为高度c轴取向的单相CuAlO2薄膜,晶粒尺寸～49nm.随着沉积激光能量的增大,薄膜厚度增加,表面颗粒尺寸明显增大,在可见光区的平均透射率下降.室温光致发光谱发现,CuAlO2薄膜在350nm附近有一个自由激子复合发光峰,说明在CuAlO2宽带隙半导体中存在直接带间跃迁,这对于该材料在光电子领域如发光二极管的应用具有重要意义.

单晶二氧化钛纳米棒阵列的修饰及其在量子点敏化太阳电池中的应用(英文)

使用TiCl4溶液对单晶TiO2纳米棒阵列(TNRs)进行修饰,通过在TiO2纳米棒表面合成TiO2纳米颗粒来提高TNRs的表面积,提高TNRs对量子点的吸附能力,并在此基础上研究了TiCl4修饰时间对基于单晶TNRs的CdS/CdSe量子点敏化太阳电池光伏性能的影响,同时结合强度调制光电流谱(IMPS)研究了TiO2纳米棒阵列的电子传输性能.结果表明:TiCl4修饰可以大幅提高基于单晶TNRs的CdS/CdSe量子点敏化太阳电池的光伏性能,在TiCl4修饰时间为60 h时,其短路电流密度和光电转换效率分别由修饰前的(2.93±0.07)mA·cm-2和0.36%±0.02%提高至(8.19±0.12)mA·cm-2和1.17%±0.07%.同时,IMPS测试表明电子在单晶TiO2纳米棒阵列中的传输速率高于在TiO2纳米颗粒薄膜中的传输速率,证明了单晶TiO2纳米棒阵列在电子传输方面的优越性.

非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

利用Kr F准分子激光器晶化非晶硅薄膜,研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明,在激光频率为1 Hz的条件下,能量密度约为180 m J/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 m J/cm2小于能量密度230 m J/cm2时,随着激光能量密度增大,薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 m J/cm2时,晶化效果最好、晶粒尺寸最大,约60 nm,并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50次以后对晶化的影响不大。

248 nm高反膜抗激光损伤性能

用电子束蒸发法在熔融石英基底上沉积了适用于248nm的HfO2/SiO2高反膜,为提高其抗激光损伤能力,设计并制备了两种保护层,一种是在常规高反膜系的基础上镀制二分之一波长厚度的SiO2保护层,另一种是用Al2O3/MgF2做保护层。测试了3种高反膜样品的激光损伤情况,通过损伤形貌的变化分析了两种保护层使抗激光损伤能力提高的原因以及存在的问题。

新型薄膜材料在激光能量/功率计应用中的新进展

介绍了目前新型薄膜材料在激光能量/功率计应用中的最新试验研究进展。最近从实验中发现多种新型材料的薄膜具有光热辐射感生热电电压,对这种基于各向异性塞贝克效应的感生电压的性质进行详细的研究,发现并证明此类薄膜具有响应光谱宽、响应速度快、在有效范围内线性好等优点,可以应用于激光能量/功率计。

准分子激光在液芯光纤中传输特性的实验研究

液芯光纤作为一种新型的光能量传输媒介,有诸多显著的优点,着重介绍了液芯光纤相对于传统固体传光光纤束的优势。为了液芯光纤在紫外波段激光传输上的应用,对波长为308 nm和248 nm两种准分子紫外激光在液芯光纤中传输的能量透过率进行了实验研究,分析了单脉冲能量(1～5mJ)、光波长(248 nm/308 nm)、平均功率(2～20 mW)等激光参数变化对准分子激光在液芯光纤中传输特性的影响,为液芯光纤应用于准分子激光传输提供了实验依据。

ZnO纳米棒阵列的水热生长条件对柔性染料敏化太阳能电池的影响(英文)

利用水热法在不同条件下在ITO-PET(tin-doped indium oxide polyethylene terephthalate)上制备氧化锌纳米棒阵列,通过一些定量的参数,如纳米棒的直径、长度和棒密度来表征纳米棒的形貌.通过改变反应条件可以调节上述参数.分别讨论了两个重要条件:反应时间和前驱体浓度.研究表明前驱体浓度对长径比有重要影响.柔性基底上的氧化锌纳米棒作为染料敏化电池的新型光阳极,长径比的改变对柔性电池有重要的影响.可通过调节反应条件来提高柔性染料敏化电池的性能.

大功率半导体激光器的高精度脉冲电源设计

为了满足大功率半导体激光器脉冲应用的实际需求,针对单脉冲内电流平顶下降问题和重复性情况下电流稳定性降低的问题,设计了一种多参数宽范围可调的高精度高稳定脉冲驱动电源。该电源以大功率场效应晶体管为核心,通过现场可编程门阵列产生的高精度时序波形来完成单脉冲内的上升沿调控和栅极控制电压补偿,通过微控制器结合电流采样的闭环控制方案实现重频运行下的电流高稳定输出。结果表明,在输出电流100 A、脉冲宽度400μs、重复频率1 kHz的最大功率输出驱动二极管负载时,驱动电流上升沿过冲幅度小于0.5%、单脉冲内电流衰减小于0.2%、重复率脉冲不稳定度小于0.1%;在同样输出条件下驱动半导体激光器,其在单脉冲内光功率过冲小于2%,重复光脉冲不稳定度小于0.2%。该研究有助于提高脉冲电源脉冲电流稳定性,对现有脉冲电源结构的改进具有一定的参考意义。

新型光刻技术研究进展

集成电路光刻作为传统光刻技术的典型代表,支撑着集成电路芯片的快速发展。新一代光刻技术具有工艺多样化、光刻精度高、光刻效率高的优点,在研发新型光电子器件、实现3维微纳结构、构建有序纳米孔通道等方面有很大的潜力。回顾了近些年来涌现的多种新型光刻技术,分析了各自的特征及在新型纳米电子、光子器件、能源、传感等领域中的应用。对未来光刻技术的发展方向进行了展望。

准分子激光线形光束晶化非晶硅薄膜

准分子激光线形光束在多晶硅薄膜的工业生产中有重要应用。基于自行研制的激光退火设备输出的线形XeCl准分子激光对等离子体增强化学气相沉积制备的大尺寸非晶硅薄膜进行退火处理。研究了线形光束的能量密度、辐照数量对薄膜晶化程度的影响,讨论了制备的大尺寸多晶硅薄膜的晶化体积分数及均匀性。实验结果表明,薄膜晶化的阈值为194 mJ·cm^(-2);薄膜的晶化体积分数随能量密度先线性增大,再缓慢减小,线性增长因子约为0.3,当能量密度为432 mJ·cm^(-2)时,晶化程度最优;当辐照数量超过20次时,薄膜的晶化体积分数维持稳定;当光斑搭接率为93.7%时,制备的大尺寸多晶硅薄膜右侧区域的晶化体积分数为92.26%,相对标准差为1.56%,略好于左侧区域。该工作为线形光束晶化非晶硅薄膜的研究及准分子激光线形光束退火设备的国产化及提供了参考。

二氧化钛有序纳米阵列染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和基本原理,综述了近年来作为DSSC光阳极的TiO2纳米管、纳米线、纳米棒阵列的制备工艺进展,重点介绍了阳极氧化法制备纳米管和水热法制备纳米线和纳米棒。阐述了通过改进TiO2纳米管提高DSSC效率的几种途径,包括优化纳米管的尺寸、改善纳米管的输运性能、在透明基板上生长纳米管、对纳米管进行表面修饰等。最后展望了TiO2纳米阵列DSSC的研究方向。

两种形貌FeS_2的合成及其在染料敏化太阳能电池上的应用（英文）

通过对比FeS_2颗粒两种形貌的催化活性及在染料敏化太阳能电池(DSSCs)上的表现,选择出性能更高的FeS2颗粒。通过水热法和热注入法合成了立方体和球状高纯度FeS_2,将FeS_2制备成对电极(CEs)并组装在DSSCs上。通过测试电池的光电转化效率及对电极的催化活性,发现球状FeS_2颗粒有更高的催化活性,基于球状FeS_2 CEs的电池也获得了更高的光电转化效率。在100 mW/cm^2(AM 1.5)强度的模拟光源下,基于立方体和球状高纯度FeS_2 CEs的DSSCs分别获得了高达4.55%和5.69%的光电转化效率。

铜铁矿CuCrO_(2)空穴传输材料增强反式钙钛矿太阳能电池的光电压

聚3,4-亚乙基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸具有良好的透光性和柔韧性以及较好的热稳定性,是反式钙钛矿太阳能电池常用的空穴传输材料,但聚3,4-亚乙基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸的酸性和吸湿性不可避免地会影响钙钛矿太阳能电池的长期稳定性,其能级与钙钛矿材料能级的不完全匹配会造成钙钛矿太阳能电池的开路电压较低.本文应用水热法合成的p型铜铁矿CuCrO_(2)纳米颗粒作为反式结构[(FA PbI_(3))_(0.87)(MAPbBr_(3))0.13]_(0.92)(CsPbI_(3))_(0.08)基底钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料.结果表明,反式结构钙钛矿太阳能电池的开路电压以聚3,4-亚乙基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸为空穴传输材料时的908 mV提升至以CuCrO_(2)为空穴传输材料时的1020 mV.紫外光电子能谱测试表明CuCrO_(2)与钙钛矿材料之间的能级匹配优于聚3,4-亚乙基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸与钙钛矿之间的能级匹配,电化学阻抗谱表明基于CuCrO_(2)的钙钛矿太阳能电池具有更大的复合电阻和更长的载流子寿命,这都有利于钙钛矿太阳能电池开路电压的提升.

激光辐照GaN改善其欧姆特性的研究进展

GaN材料在高频、高功率、高温、高密度集成电子器件等领域具有广阔的应用前景,是全球半导体领域研究的前沿和热点。近几年,对低接触电阻率的金属/GaN欧姆接触的研究取得了巨大进步,但金属/GaN欧姆接触仍是制约GaN器件发展的重要因素之一,激光技术的引进为金属/GaN欧姆接触的实现提供了新方法。总结了激光辐照改善GaN材料欧姆特性的研究,介绍了准分子激光辐照对GaN材料空穴浓度的改变及其欧姆接触特性改善机理的研究进展,讨论了激光辐照GaN获得低欧姆接触电阻率的方案,以便探究获得更优良金属/GaN欧姆接触的研究方向。

氧化锌薄膜的准分子激光退火热效应模拟分析

基于热传导方程建立了ZnO薄膜的准分子激光辐照理论模型,模拟分析了KrF准分子激光辐照ZnO薄膜的热效应。计算了薄膜的温度场分布和热流分布,讨论了激光作用过程中的温度随时间的变化关系,分析了激光能量密度对薄膜温度场的影响。模拟结果表明,ZnO薄膜的准分子激光退火具有急热骤冷特性,ZnO薄膜表面温度与激光能量密度呈线性增长关系,表面热熔融阈值为261mJ/cm2。

放电泵浦深紫外准分子激光关键技术与应用

准分子激光是大功率输出的深紫外波段激光光源,在多方面具有独特的应用,然而国内的准分子激光行业在关键技术、高端产品等方面和国外仍有一定差距,存在着“卡脖子”的状况。首先介绍了准分子激光的基本特性、应用分类、国内外的发展情况等;其次着重介绍了放电泵浦准分子激光的基本结构和目前实用器件的多项关键技术,主要包括快脉冲激励源、气体放电腔、光学谐振腔等;最后,介绍了放电泵浦准分子激光在工业、医疗、科研等领域目前的主要应用和进展,分析了其中的一些独特的关键技术。