高效背结异质结太阳电池硼掺杂非晶硅发射极研究

晶硅/非晶硅异质结(HJT)太阳电池由于具有高开压、高转换效率和低温度系数等优点而备受关注,其中硼掺杂p型非晶硅(p-a-Si∶H)发射极是高转换效率电池中不可忽视的重要部分,改变其硼掺杂浓度,可以调节p-layer薄膜的电学特性,从而直接影响电池转换效率。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备制备HJT太阳电池,通过改变B_(2)H_(6)的掺杂浓度,对电池中p-a-Si∶H层进行优化,使HJT电池获得0.75%的相对效率提升。进一步地,将发射极设置为梯度掺杂的双层结构,经过优化,少子寿命(@Δn=5×10^(15)cm^(-3))和隐开路电压(@1-Sun)分别提升400μs和3 mV,最终具有梯度掺杂发射极的电池其平均效率相对提升2.03%,主要表现为FF和Voc的明显增加,实现了高效HJT电池p型发射极的工艺优化。

基于硼掺杂石墨烯气凝胶阴极光子增强热电子发射特性研究

光子增强热电子发射(PETE)转换器是将光伏发电和热离子发电结合到一个单一的物理过程的能量转换器。本文采用了一锅水热还原工艺以及冷冻干燥工艺,分别以氧化石墨烯(GO)和硼酸作为碳(C)源和硼(B)源制备了硼掺杂石墨烯气凝胶(BGA),用自制装置测试了样品的PETE性能。硼原子掺杂可以调控石墨烯气凝胶的带隙,并且可以使石墨烯气凝胶呈现P型半导体特性,与未掺杂石墨烯气凝胶(GA)相比,BGA具有更好的PETE效应,其PETE电流(3.85 μA)约为GA (0.45 μA)的8.5倍。

高荧光量子产率硼掺杂碳点的制备及其对水中2,4,6-三硝基苯酚的测定

该研究以3-氨基苯硼酸(3-APBA)为原料,通过一步水热法制备了荧光量子产率为51.43%的硼掺杂碳点(B-CDs),该B-CDs呈典型球状,平均粒径为5.8 nm。研究发现所制备的B-CDs的荧光发射峰与2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的紫外-可见吸收峰明显重叠,且两者之间存在内滤效应(IFE)。基于IFE机理,以BCDs为荧光探针建立了TNP的快速分析方法。所建方法在0.5~100μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限(3σ)为86 nmol/L。该分析方法成功应用于环境水样中TNP的测定,实际样品的加标回收率为95.1%~110%,相对标准偏差(RSD)为1.0%~3.9%。基于IFE机理的TNP分析方法具有简便、灵敏、选择性高的特点。

硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响

目的研制应用于超精密加工领域的高性能金刚石涂层,探究硬质合金基体表面激光微织构对硼掺杂金刚石(BDD)涂层沉积质量的影响,分析不同类型的仿生微织构对基–膜结合强度、工具切削性能的改善效果及原因。方法在硬质合金表面使用激光脉冲制备不同类型的仿生微织构,并通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法在刀具表面沉积BDD涂层。采用数显洛氏硬度计(HRS-150)、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、白光干涉表面轮廓仪、拉曼光谱(Raman)对样品进行表征。通过压痕试验及铣削试验研究涂层的附着强度和刀具的切削性能。结果激光微织构边缘发生表面硬化。激光微织构区域沉积BDD涂层后,基体表面缺陷显著降低,织构内部金刚石晶粒更密集,沉积质量提升,三角织构(TT)边缘的金刚石颗粒堆积坡度最缓,不同类型的织构化BDD涂层的粗糙度、金刚石纯度、切削性能及附着强度均不同,涂层附着力与表面硬度呈正相关。硼掺杂三角织构(BDTTD)涂层刀具具有最佳的切削性能。结论织构边缘和内部具有更高的金刚石二次成核率和沉积质量。织构的存在可以提升BDD涂层的附着强度和刀具性能,并且织构边缘的涂层附着力最强,这些得益于激光烧蚀及仿生微织构对硬质合金表面的硬化及对BDD涂层内在缺陷的修复。

W波段TWT用硼掺杂金刚石衰减器的热稳定性能研究

针对大功率折叠波导行波管(TWT)对高导热衰减材料的迫切需求,开展了硼掺杂金刚石膜制备和介电性能研究,在此基础上研制出硼掺杂金刚石衰减器并探究衰减器性能的热稳定性。研究结果表明,硼掺杂浓度为1.81×10^(19) cm^(-3)的金刚石膜,在W波段介电常数和损耗角正切平均值分别为7.18和0.30;随着环境温度从室温升高至90℃,在85~110 GHz范围内,硼掺杂金刚石衰减器的|S_(11)|由19.67 dB提高至20.94 dB,|S_(21)|由44.03 dB提高至45.63 dB,呈现出较高的热稳定性。

氮/硼掺杂碳@黏土气凝胶在染料吸附中的应用

碳气凝胶具有丰富的孔结构,被广泛用于环境治理领域。为了克服碳气凝胶制备过程中收缩率大、产率低及其自身力学性能差的问题,在利用无机蒙脱土和成碳前驱体纳米纤维素共混的基础上,加入三聚氰胺甲醛树脂和硼酸交联骨架,碳化后得到氮硼掺杂碳@黏土气凝胶。采用SEM、XPS等对复合碳@黏土气凝胶的结构与性能进行表征。结果表明:氮硼掺杂能够调控碳表面电荷分布,所制备的碳@黏土气凝胶在液相介质中具有优异的机械稳定性,且吸附性能优异,对孔雀石绿染料的最大吸附量可达1021.4 mg/g。其吸附过程符合准二级动力学方程、Langmuir等温方程,并以单分子层吸附为主。实验中所制备的改性碳气凝胶材料在染料废水脱色处理等应用具有巨大潜力。

硼掺杂石墨烯对氢化镁吸放氢性能的影响

采用高温还原技术成功制备出B掺杂石墨烯,然后通过高能球磨法将MgH_(2)与B掺杂石墨烯相复合,研究了B掺杂石墨烯对MgH_(2)组织结构与吸放氢性能的影响及机理。结果显示:基于氧化石墨烯与硼酸的机械研磨与高温烧结,可实现氧化石墨烯的还原以及B原子在石墨烯中的掺杂;B掺杂石墨烯在MgH_(2)中的分散程度与其球磨时间密切相关;球磨6 h后,B掺杂石墨烯可实现在MgH_(2)中的均匀分散,MgH_(2)颗粒较同等球磨条件下的纯MgH_(2)而言明显细化且其尺寸相对均匀;相对于纯MgH_(2)而言,其初始放氢温度降低了25.2℃,且其吸放氢速率明显提升;其原因可能在于B掺杂石墨烯对MgH_(2)发挥了催化-限域协同改性作用。

硼掺杂SiO_(2)纳米颗粒的制备及其红外辐射性能

为提高二氧化硅(SiO_(2))纳米颗粒在大气窗口波段的红外辐射性能,以正硅酸乙酯为硅源、硼酸为掺杂源,采用改进St9ber法制备了硼掺杂SiO_(2)纳米颗粒,并分析硅源加入方式、硼摩尔掺量、烧结温度等对SiO_(2)纳米颗粒的结晶性能、化学成分、微观结构和红外发射率的影响。结果表明:硅源加入方式显著影响纳米颗粒的尺寸和形貌,连续滴加法制备的纯SiO_(2)和硼掺杂SiO_(2)纳米颗粒粒径更大且形状更规则;硼掺杂可诱发SiO_(2)在高温下生成石英晶体相,形成B—O-Si键,并导致SiO_(2)纳米颗粒的尺寸、平均孔径、比表面积增大;硼掺杂可显著提高SiO_(2)纳米颗粒的红外辐射性能,硼摩尔掺量为0.40且经过550℃烧结的样品在8~13μm波段的平均发射率高达0.982。硼掺杂SiO_(2)纳米颗粒具有耐高温和高红外辐射特性,在耐高温节能涂层、辐射制冷等领域具有广阔应用前景。

基于硼掺杂氮化碳材料构建ECL生物传感器用于MicroRNA的灵敏检测

研究中,用所获得的硼掺杂氮化碳(B-C_(3)N_(4))作为发射体,构建了一种用于超灵敏检测疾病标志物microRNA-222(miRNA-222)的ECL生物传感器。首先,将制得的B-C_(3)N_(4)材料修饰在玻碳电极(GCE)表面成膜,再在电极表面修饰上金纳米粒子(Au NPs)来固载DNA以实现后续传感器的构建。所设计的ECL生物传感器对miRNA-222具有良好的ECL信号响应,实现了对miRNA-222的超灵敏检测,其线性范围为1 fmol/L~1 nmol/L,并成功应用于癌症细胞裂解液中miRNA-222的检测。该项工作丰富了非金属纳米材料在ECL领域的应用,并为在临床和生物化学中的microRNA超灵敏检测提供了新的途径。

氮、硼掺杂石墨烯活性位点及其在氧化反应中作用的研究进展

随着绿色化学的逐渐推广,碳材料作为最有前途的绿色无金属催化剂而备受关注.通过对石墨烯引入杂原子进行化学掺杂是目前最常用于改良碳材料催化活性的有效方法.从结构上看,掺杂石墨烯内特定活性物种在催化过程中起到活性位点的作用,且催化剂的催化活性随活性位点含量增加而增强.其内部活性位点含量可通过改变制备方法中制备条件实现调控,这有助于开发具有高催化活性的掺杂石墨烯催化剂.我们综述了氮掺杂石墨烯和硼掺杂石墨烯内可作为活性位点的官能团,提出制备方法对活性位点含量的影响,并讨论了内部活性位点在氧化反应中的作用.最后对未来研究方向提出了建议和展望,为开发更高效掺杂石墨烯催化剂提供了思路.

氮化硼掺杂多孔碳复合材料的制备及其吸波性能研究

目前,在微波吸收的实际应用中,开发阻抗匹配良好,吸收性能优异的吸波材料仍然是一项紧迫且具有挑战性的工作。受传统非遗工艺吹糖技艺的启发,采用葡萄糖作为碳源,掺杂氮化硼(BN)纳米片,通过原位吹塑制备了BN掺杂多孔碳纳米复合材料。在吹塑过程中,通过控制BN的用量,实现对材料阻抗匹配的调节与优化。制备的BN掺杂多孔碳纳米复合材料具有优异的微波吸收性能,最小反射损耗(RL)值为-48.9dB,有效吸收带宽为7.28GHz。优异的吸波性能可归因于掺杂的BN纳米片与原位吹塑形成的多孔结构相互配合,有效地调节了材料的阻抗匹配,在微波吸波领域表现出巨大的应用潜力。

n型隧穿氧化层钝化背接触太阳能电池发射极激光硼掺杂工艺

在n型隧穿氧化层钝化背接触(TBC)太阳能电池发射极制程中引入激光掺杂可快速实现发射极图案化制作,简化电池制作流程。通过激光将硼硅玻璃(BSG)中的硼掺入多晶硅层中,形成图案化的掺硼多晶硅层。研究了不同激光参数及掺杂次数对TBC太阳能电池发射极钝化性能和方块电阻的影响,实验结果表明,当激光功率为70 W、掺杂次数为2次时,太阳能电池发射极可获得良好的钝化效果和合适方阻,其中掺杂浓度达到8.1×10^(19)cm^(-3),隐开路电压>723 mV,方块电阻约为150Ω/□。制备的TBC太阳能电池的平均光电转换效率可达24.691%,短路电流密度为42.31 mA/cm^(2),开路电压为718.7 mV,填充因子为81.2%。

硼掺杂金刚石涂层拉丝模具的制备与应用

采用热丝化学气相沉积法制备出硼掺杂金刚石薄膜,激发出了金刚石薄膜的电学性能,结合金刚石薄膜在工具方向的应用,成功制备出硼掺杂金刚石涂层拉丝模具,在硼掺杂金刚石薄膜制备过程中使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和显微拉曼光谱仪进行物相分析。利用硼掺杂金刚石薄膜的电学性能,探讨硼掺杂金刚石拉丝模芯与慢走丝切割之间的应用,结果表明:慢走丝切割硼掺杂金刚石拉丝模芯后,模芯抛光余量大幅减小,模芯制备效率和成品率大幅提高,在实际拉拔测试时硼掺杂金刚石拉丝模具表现出优异的性能,模具寿命和拉拔质量远高于未掺杂的金刚石涂层拉丝模具。

硼掺杂梯度对硬质合金金刚石涂层的影响

为提高硬质合金刀具上金刚石涂层的结合性能,采用热丝化学气相沉积法在YG 8硬质合金基体上沉积高、低梯度硼掺杂微米金刚石(high gradient boron-doped micron crystal diamond,HGBMCD;low gradient boron-doped micron crystal diamond,LGBMCD)涂层和无硼掺杂的微米金刚石(micrometer crystal diamond,MCD)涂层,探究沉积过程中硼掺杂浓度的梯度大小对金刚石涂层的形核和生长性能的影响。结果表明:随着硼的掺入,金刚石的形核密度增大,生长6 h后的金刚石晶粒更均匀细小,其中LGBMCD的晶粒尺寸大部分在2~3μm;而石墨相在梯度硼掺杂金刚石涂层中的生长会被抑制,HGBMCD中IDia/IG高达14.65,残余应力仅为–0.255 GPa,且Co2B、CoB等硼钴化合物含量随硼掺杂梯度的减小而增大;金刚石涂层的残余应力因硼的掺入逐渐从压应力转变成拉应力,残余应力大小先减小后增大;洛氏压痕显示,随着硼的掺入,金刚石涂层的结合性能提高,LGBMCD的结合性能最好,在1470 N下可达到HF2级。因此,适当的硼掺杂梯度有利于提高金刚石涂层的质量和结合性能。

硼掺杂单壁碳纳米管检测SF_6气体局部放电仿真

气体绝缘组合电器(GIS)的局部放电检测和SF6气体局放分解组分分析,对GIS运行状态的诊断和评估有着重要的意义。为提高气体分解组分的检测灵敏度,在介绍了碳纳米管传感器检测SF6局放分解气体的原理后,应用材料科学模拟计算软件MS对硼掺杂单壁碳纳米管(B-SWNT)性质进行研究并对其检测SF6局部放电主要分解组分进行量子力学模拟。研究和模拟结果表明:掺杂硼原子可以改变碳纳米的电子结构,使其趋向与P型半导体,能隙变小,导电性增强;B-SWNT与SO2F2发生化学吸附,B-SWNT电子结构变化明显,导电性进一步增强,电阻变化量大,灵敏度高,而对SF6及SF6其它分解气体组分吸附作用较弱,灵敏度不高。预测B-SWNT可以用来检测SF6局放分解混合气体中的SO2F2气体,且灵敏度高于SWNT。

硼掺杂的γ-Al_2O_3催化膜的制备及其热稳定性的研究

在勃姆石Ａ１ＯＯＨ溶胶中引入一定量的Ｈ２ＢＯ３溶液，经不同温度的热处理，制成不同硼掺杂含量的无支撑的γ－Ａｌ２Ｏ３催化膜．用ＸＲＤ、ＢＥＴ分别对膜的晶相和膜的微孔结构，包括比表面积、孔径和孔容进行了研究，结果发现：随着硼含量的增加，在低温下，膜的比表面积和孔容都不断增加，而对孔径的影响不大；经１２００℃处理后，未掺杂硼的膜的比表面积，孔径和孔容分别为 ５．４ｍ２／ｇ， ４９ｎｍ和 ０．０６３ｃｍ３／ｇ，而经掺杂 １６％摩尔硼的膜的比表面积，孔径和孔容分别为 ３５ｍ２／ｇ， １３ｎｍ和 ０．２２５ｃｍ２／ｇ，这说明硼的掺杂对 γ－Ａｌ２Ｏ３膜的热稳定性有很好的改善作用．

阿昔洛韦在硼掺杂金刚石电极上的电化学行为及其与DNA相互作用的研究

利用硼掺杂金刚石(BDD)电极通过循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了阿昔洛韦在0.10 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4)中的电化学行为及其与DNA的相互作用。与玻碳电极相比,阿昔洛韦在BDD电极上的循环伏安曲线在1.17 V处的氧化峰电流更大,背景电流较低。根据峰电位随溶液pH值和扫描速率的变化趋势考察了阿昔洛韦的电化学氧化机理,认为阿昔洛韦在BDD电极上的电化学氧化过程有2个电子和2个质子参与。对不同比例阿昔洛韦和DNA相互作用的研究表明,两者的相互作用模式为插入模式,结合位点数为1.07,结合常数为4.47×106,并通过阿昔洛韦与同浓度单、双链DNA的相互作用得到验证。

硼掺杂的中间相碳素微球 (MCMB)用作锂离子电池负极材料的性能及表征(英文)

本文采用XPS ,SEM ,XRD和电化学充放电测试研究了硼掺杂的中间相碳素微球 (MCMB)的结构和性能 .结果表明掺杂硼提高了MCMB的石墨化程度和晶粒尺寸 ,极大地改变了MCMB的形貌 .电化学充放电实验说明硼掺杂的中间相碳素微球嵌锂过程处于较高的电位 。

硼掺杂金刚石薄膜电极降解青霉素G钠废水机制

针对抗生素废水中青霉素类物质难于生化降解的问题,采用直流等离子体化学气相沉积方法制备硼掺杂金刚石(boron-doped diamond, BDD)薄膜电极,以典型的青霉素G钠为目标污染物,对BDD电极降解青霉素的规律及降解历程进行研究.结果表明,不同质量浓度的青霉素G钠在电极上均能够被完全降解,发生电化学燃烧.青霉素G钠和化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)的降解符合一级反应动力学,电流密度从10 mA/cm^2提高到20 mA/cm^2时,青霉素G钠和COD的反应速率常数分别增加了51.3%和29.1%.BDD电极上青霉素G钠的降解主要受液相传质过程控制,电流效率(current efficiency,EC)与青霉素G钠的质量浓度和电流密度有关.得到了青霉素G钠在BDD电极上的降解历程,主要的中间产物有青霉酸、异构青霉酸、青霉烯酸和青霉噻唑酸.

沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响（英文）

采用热丝化学气相沉积法在硬质合金基体表面沉积一层硼掺杂金刚石(BDD)薄膜,沉积温度为450~850℃。研究沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响。研究结果表明,硼掺杂明显有助于提高金刚石涂层的生长速率。当沉积温度为650℃时,BDD薄膜在硬质合金基体表面的生长速率可达到544 nm/h。这可能是由于反应气体的硼原子降低了薄膜生长的激活能(53.1 k J/mol),从而加快了沉积化学反应速度。此外,拉曼光谱和X射线衍射结果显示,高浓度硼掺杂(750和850℃)会破坏金刚石的晶格结构,从而使薄膜内缺陷增加。综上,硬质合金基体表面BDD薄膜的优选沉积温度范围为600~700℃。