无毒溶剂溶液旋涂制备钙钛矿太阳能电池

混合有机-无机钙钛矿太阳能电池使用有毒试剂二甲基甲酰胺(DMF)或者二甲基亚砜(DMSO)沉积钙钛矿薄膜的方法所获得的光电转化效率超过了20%引起了很大关注。使用无毒试剂代替有毒试剂是实现钙钛矿光伏产业商业化的重要挑战。这里,我们使用环境友好型试剂(水和乙醇)通过两步溶液旋涂法制备钙钛矿(MAPbI_3)薄膜层。在标准光照下(AM1.5,100 mW cm^(-2)),所得到的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率为12%,并且具有较高的重复性。

基于不同辅助配体的氟代二苯基苯并咪唑铱配合物的合成及溶液加工型电致发光器件

以氟代二苯基苯并咪唑为主配体,结合不同的辅助配体乙酰丙酮(对应配合物Ir⁃1a~Ir⁃3a)、2­吡啶甲酸(对应配合物Ir⁃1b~Ir⁃3b)和2­(5­三氟甲基­2H­[1,2,4]三唑­3­基)­吡啶(tftp,对应配合物Ir⁃1c~Ir⁃3c),设计并合成了9个新颖的苯并咪唑铱􀃮配合物Ir⁃1a~Ir⁃3c。考察了氟化度、不同辅助配体对相应铱配合物的光物理性能的影响规律。9个配合物的最大发射波长位于487~502 nm范围内,呈现出绿光到蓝绿光的磷光发射。其中基于tftp辅助配体的配合物蓝移的幅度最大,特别是Ir⁃1c相比于Ir⁃1a蓝移了17 nm。选取其中4个铱配合物Ir⁃1c、Ir⁃2c、Ir⁃3c和Ir⁃2b,以9%的掺杂浓度制备了旋涂发光器件,结果表明铱配合物主配体和辅助配体的改变对器件的发光颜色和发光效率产生了较大的影响。基于Ir⁃3c掺杂的旋涂器件具有最高的器件效率,外量子效率为10.2%,电流效率可达30.3 cd·A^(-1),最大功率效率为14.7 lm·W^(-1)。

制备条件对ScYSZ薄膜形貌的影响及其生长模型

采用溶液旋涂法在石英基体上制备了氧化钇氧化钪共稳定氧化锆(ScYSZ)阻挡层薄膜,对前驱体的热分解过程进行了分析,并研究了基体温度和热处理温度对薄膜形貌的影响,在此基础上揭示了前驱体溶液结晶形核生长的过程。结果表明:前驱体在580℃完全分解。不同温度基体上薄膜的表面形貌表明,降低基体温度有利于晶体形核生长。薄膜经不同温度热处理后的表面形貌显示,热处理促进晶体生长与再结晶。在氧化钆掺杂氧化铈(GDC)电解质基体上制备了致密的ScYSZ薄膜,证实了晶体形核生长的规律。

基于电场调控的高性能紫外无机-有机复合结构光电探测器

通过溶液旋涂制备了结构为ITO/ZnO/P3HT∶ITIC/Ag的紫外无机-有机复合结构光电探测器,混合膜中聚合物给体(P3HT)和非富勒烯小分子受体(ITIC)的质量比为100∶1。由于载流子传输通道不连续,器件在零偏压下的暗电流密度很小,为5.8×10^(-10) A·cm^(-2),为器件实现外加电场可调和光电流倍增提供了条件。在正向偏压作用下,氧化锌(ZnO)界面层能吸收紫外光产生自由电子和空穴参与载流子输运(减少载流子复合几率),从而提升器件的外量子效率(EQE)。随正向偏压的增加,ZnO界面层能够与活性层(P3HT∶ITIC)共同作用使器件的光电流倍增。45 V偏压下,器件在350 nm处可获得最小半高宽约为49 nm的EQE光谱响应峰,最高EQE、响应度和探测灵敏度分别为420000%、1185 A·W^(-1)和1.8×10^(13) Jones。上述结果为制备基于电场调控的高性能紫外窄带无机-有机复合结构光电探测器提供了有效策略。

有机物/硅杂化太阳能电池的研究进展

有机/无机杂化太阳能电池既可以兼容无机材料的高稳定性,高载流子迁移率和成熟的制备工艺,又可以利用有机材料分子结构的可塑性,调节光谱吸收以及光学带隙,以及简便的溶液制作过程,具有取得高效率低成本太阳能电池的巨大潜力.硅和有机物在低温下形成的异质结光伏电池吸引了广泛的研究,目前最高光电转换效率已经达到13.8%.而采用硅纳米线等纳米结构之后使在几十微米的低纯硅上制备高效太阳能电池成为可能,柔性硅基底的杂化太阳能电池效率已经超过12%.本文首先介绍了硅基杂化太阳能电池的结构、工作机理和使用的有机材料,按硅的结构分为平面硅基和微纳结构硅基杂化太阳能电池,重点概述了该类电池最近几年的发展状况,分析了硅的结构、有机材料和制备工艺对器件性能的影响.最后对众多研究方法进行了归纳总结,对存在的问题和解决策略提出了展望.