能量过滤磁控溅射技术制备ITO薄膜及其特性研究

采用磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFDMS)技术在玻璃衬底上制备ITO透明导电薄膜。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度计、四探针电阻仪、椭偏光谱仪等对薄膜的性能进行表征和分析,初步探讨了EFDMS技术的成膜机理。研究发现与DMS技术相比,EFDMS技术可有效降低薄膜的表面粗糙度,并且薄膜光电性能有一定改善。

LiF对柔性有机电致发光器件性能的影响

利用真空蒸镀方法,在PET柔性衬底上制备了有机电致发光器件。分析了玻璃和柔性衬底器件的电压、电流和亮度特性,重点讨论LiF层对器件性能的影响、柔性衬底上器件的失效机理,以及器件性能随时间衰减现象。实验结果表明,相同条件下,LiF层的加入能降低器件的开启电压,从7V降至5.5V;柔性衬底与界面容易形成缺陷,影响器件的寿命。

纳米碳化硅/硅纳米孔柱阵列湿敏性能研究

以硅纳米孔阵列(S i-NPA)为衬底,采用化学气相沉积法分别制备了S iC纳米颗粒/S i-NPA(nc-S iC/S i-NPA)和S iC纳米线/S i-NPA(nw-S iC/S i-NPA)复合体系,并对其表面成分和形貌、室温湿敏性能进行了表征。实验结果表明,nc-S iC/S i-NPA和nw-S iC/S i-NPA均对水蒸气表现出灵敏的电容响应。当环境相对湿度从11%增加到95%,在100 Hz的测试频率下nc-S iC/S i-NPA的电容增加了750%,而nw-S iC/S i-NPA的电容增加了1050%。通过升湿和降湿动态过程,测得nc-S iC/S i-NPA的响应和恢复时间均为10 s,nw-S iC/S i-NPA的响应和恢复时间分别为100 s和150 s。分析表明,nc-S iC/S i-NPA、nw-S iC/S i-NPA对湿度的高度敏感性主要源于nc-S iC、nw-S iC所引起感应面积的巨大增加,而其较短的响应和恢复时间则归因于阵列结构为水蒸气提供了有效的传输通道。

能量过滤磁控溅射技术室温制备ITO膜的光电特性及其应用

利用在直流反应磁控溅射（DMS）技术基础上改进的能量过滤磁控溅射（EFMS）技术制备了1TO薄膜，并将其应用于顶发射有机电致发光器件（TOLED）的阳极。利用x射线衍射、原子力显微镜、椭圆偏振光谱仪和四探针方块电阻测试仪分析了薄膜的结构、表面形貌、光学和电学特性，利用自搭建的电压一电流密度．发光效率测试系统测量了TOLED器件的发光效率。结果表明，与DMS技术相比，EFMS技术可有效抑制对有机功能层的溅射损伤，制备的ITO薄膜表面更平整，晶粒尺寸更细小，而且具有优良的光学和电学性能（400．800mm波长范围的平均透射率为87．1％；方块电阻低至4．56×10^-4Ω·cm）。以该薄膜为阳极的TOLED器件的发光效率显著提高，在3．26mA／cm2的电流密度下发光效率达到0．09lm／W。

Sb_2S_3纳米丝的合成及杂化太阳电池研究

利用溶剂热方法制备出高质量的Sb2S3纳米丝,并将其与聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)共混制备成体型结构聚合物太阳电池.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见吸收光谱对Sb2S3纳米丝进行表征,利用电流-电压(J-V)测试和电池的光电转换效率(IPCE)谱研究了Sb2S3纳米丝含量对Sb2S3/MEH-PPV共混体型结构太阳电池性能的影响.结果表明,合成的Sb2S3纳米丝直径为60～70 nm,长度为4～6μm,沿[001]晶向生长,在紫外-可见光区有较强的吸收,光学带隙为1.57 eV.电池性能测试结果表明,Sb2S3纳米丝作为辅助光吸收材料及有效的电子传输材料,提高了对可见光的利用率;Sb2S3的补充吸收作用使Sb2S3/MEH-PPV共混电池具有一定的宽谱响应特点;与不含Sb2S3的电池相比,Sb2S3/MEH-PPV共混电池中增加的MEH-PPV/Sb2S3界面提高了光生激子分离效率,从而提高了电池的效率.

用于收集岸基海浪能的弹簧辅助摩擦纳米发电机

海浪能取之不尽,用之不竭,是最重要的可再生能源之一,具有广阔的发掘潜力。本文提出一种用于收集岸基海浪能的新型弹簧辅助摩擦纳米发电机(spring-assisted triboelectric nanogenerator,SS-TENG)。SS-TENG通过“海浪-浮台-弹簧”传动结构实现海浪能的转化,避免了与海水直接接触,减少了腐蚀环境对发电模块的损坏。SS-TENG通过两种方式显著增强了输出性能,一是利用发电模块中弹簧弹性势能的释放增大各个摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)单元电极层与介电层的瞬间接触速度,使得单个TENG单元输出的峰值电流(peak current,IP)从7.36μA增加到12.12μA;二是利用发电模块中各个TENG单元间的同步运动,将它们进行简单的并联即可实现输出的大幅增加,使得单个TENG单元输出的IP从12.12μA增加到4个并联的43.86μA。SS-TENG转化成的电能可为数字计算器充电并成功点亮160盏LED灯,验证了SS-TENG的输出能力。SS-TENG结构简单、制作成本低、输出性能及工作的长期稳定性较好,为岸基海浪能的高效收集及自供电传感器发展提供了新的技术手段。

摩擦纳米发电技术研究进展及其潜在应用

摩擦纳米发电(triboelectric nanogenerator,TENG)是一种利用摩擦起电现象实现机械能向电能转化的技术.相比于传统的电磁感应发电技术,TENG具有发电电压高、质量轻、体积小、具有柔性及其形状灵活多变且兼容性高等优点.结合本课题组多年来在TENG方面的研究工作,介绍了TENG的4种模式和基本工作原理,并针对其作为功率源、电压源、信号源、控制源等4个方面的研究进展作全面论述,最后对TENG产业化应用前景进行展望.

钙钛矿太阳电池稳定性研究进展

近几年,钙钛矿太阳电池(perovskite solar cells,PSCs)成为光伏领域研究的热点.自2009年,在短短10年时间内PSCs效率就从3. 8%迅速提升至24. 2%,其效率几乎可以与传统硅电池相媲美,然而较差的稳定性阻碍了PSCs实用化的进程.PSCs的稳定性主要包括钙钛矿材料及其他功能层材料的稳定性,因此,重点探讨了水、氧、光、热等环境因素对钙钛矿材料以及PSCs稳定性的影响规律,以及导致其性能衰退的主要原因.同时,分析并总结了如何利用钙钛矿组分及结构优化、界面修饰、电荷传输层材料改进、封装等方式来提升PCSs稳定性的可行性.