碳基燃料SOFC阳极材料研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一类可以将燃料气体的化学能以高效而环境友好的方式直接转化为电能的电化学反应器。最近的研究趋势是发展可以直接电化学氧化碳氢化合物燃料(如天然气)的电池,但是使用碳氢化合物作为燃料时,目前最常使用的镍-氧化钇稳定的氧化锆(Ni/YSZ)金属陶瓷阳极材料具有易积碳和硫中毒的缺点。因此,研究在燃料气氛下具有混合离子-电子电导的替代阳极材料显得尤为必要。综述了以碳基燃料工作的SOFCs阳极材料研究的一些进展,并展望本领域在未来的发展趋势。

聚吡咯-过渡金属-氧配合物储锂材料的结构与性能研究

目前锂离子电池电极材料主要使用无机材料.近年来有机物电极材料虽有报道,但这些材料大都比容量低、倍率性能差.本文介绍一类新型有机金属配合物聚吡咯-过渡金属-氧储锂材料的合成、结构及电化学性能.结合扩展X-射线吸收精细结构谱分析和密度泛函理论计算,发现这类材料呈现多层结构特征,层内稳定的过渡金属-吡咯N的配位作用及循环过程中层间过渡金属-氧键的可逆断裂和结合使该类材料具有很高的储锂容量和循环稳定性,且聚吡咯导电网络使得该材料具有良好的倍率性能.这类新材料将有望成为锂离子电池的高比容量负极材料.

两步互扩散法制备高性能CsPbCl_(3)薄膜紫外光电探测器

紫外光电探测器无论在军用和民用上都有着巨大的应用前景,CsPbCl_(3)作为钙钛矿家族中形成能最大,化学性能稳定的成员,在可见光盲区的紫外光电探测器中有着很大潜在的应用价值。本文针对CsPbCl_(3)薄膜难以制备的问题,发展了一种两步互扩散溶液法,通过控制前驱体PbCl2的形貌,成功地制备了CsPbCl_(3)薄膜。利用扫描电镜、吸收光谱和X射线表征技术,证实了制备出的薄膜表面平整无孔洞、晶粒饱满和吸光度强。通过瞬态荧光和变激发光强的稳态荧光,揭示了薄膜具有载流子寿命长、缺陷态少等优异性能。最终构建出了响应度为0.75 A·W^(−1)的横向结构紫外光电探测器,为将来进一步发展高性能CsPbCl_(3)薄膜紫外光电探测器奠定了基础。

锂离子电池纳米ε-VOPO_4正极材料的合成与电化学性能

以V2O5、H3PO4为原料，在V2O5与H3PO4摩尔比为1：2.4条件下通过水热法制备VOPO4？xH2O，得到的VOPO4？xH2O再通过650℃煅烧制备纳米结构ε-VOPO4，通过X射线衍射对制备材料进行表征。采用SEM对产物形貌进行观察，考察原料配比条件对产物组成和晶相的影响；对纳米ε-VOPO4进行电化学性能测试。结果表明：在该条件下制备出的纳米ε-VOPO4物相纯；所制备纳米结构的ε-VOPO4颗粒粒径为200 nm，且颗粒度均匀；在0.2C倍率、电压范围为2.0～4.3 V充放电制度下，首次充电比容量可以达到227.9 mA·h/g,在0.5C倍率充放电制度下循环140次后，放电容量达160.49 mA·h/g。

铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池一价金属替位的研究进展

铜锌锡硫硒(CZTSSe)电池具有组成元素丰度高且环境友好、光吸收系数高、带隙可调、高稳定性等优点,是一类非常有发展前景的新型薄膜太阳能电池.目前,CZTSSe电池最高认证效率为12.6%,与商品化铜铟镓硒(CIGS)电池相比仍然有较大差距,特别是开路电压(VOC)和填充因子(FF)偏低.开压损耗是制约CZTSSe器件效率进一步提升的关键因素之一.其中,吸收层带尾态和深能级缺陷及界面能级不匹配是开压损耗大的主因,而Cu-Zn无序引起的铜锌替位(CuZn)与锌锡替位(SnZn)缺陷又是影响带尾态的关键因素,因此,减少CuZn和SnZn缺陷有助于提升VOC.一价金属替位能有效改善带尾态、构建合适能带结构,在一定程度上解决器件开压损耗问题.但是,有关一价金属替位如何影响CZTSSe电池性能,仍然缺乏全面系统的概述.本文综述了基于一价金属替位方法CZTSSe电池的研究进展.首先介绍CZTSSe电池的发展历程、工作原理、制备工艺和关键材料等;其次,详细讨论一价金属替位的理论研究;再次,结合实验进展,重点讨论一价金属部分替位及完全替位CZTSSe材料的制备及其对带尾态、界面缺陷和能带结构研究;最后,对一价金属替位研究的关键科学问题、未来发展潜力等进行讨论和展望,并提出可能的解决思路.

一种简单高效的制备硅纳米孔阵结构的方法

本文介绍了一种简单高效的制备硅纳米孔阵结构的方法.利用激光干涉光刻技术,结合干法和湿法刻蚀工艺,直接将光刻胶点阵刻蚀为硅纳米孔阵结构,省去了图形反转工艺中的金属蒸镀和光刻胶剥离等必要步骤,在2英寸的硅(001)衬底上制备了高度有序的二维纳米孔阵结构.利用干法刻蚀产生的氟碳有机聚合物作为湿法刻蚀的掩膜,以及在干法刻蚀时对样品进行轻微的过刻蚀,使SiO2点阵图形下形成一层很薄的硅台面,是本方法的两个关键工艺步骤.扫描电子显微镜图片结果表明制备的孔阵图形大小均匀,尺寸可控,孔阵周期为450nm,方孔大小为200—280nm.