剑桥《ACS Energy Lett》:织构钙钛矿的多模微尺度成像−硅串联太阳能电池 2024-08-03 16:53:35 卤化物钙钛矿/晶体硅(C-Si)串联太阳能电池的功率转换效率超过了单结电池的极限。然而,嵌入在这种金字塔型多结结构中的钙钛矿材料的局部光-物质相互作用以及对器件性能的影响还没有很好的理解。来自剑桥大学等单位的研究人员报导了钙钛矿型半导体沉积在不同的C-Si织构方案的微尺度光电特性。发现了在卤化物钙钛矿薄膜中,光致发光(PL)与几何表面结构有很强的空间和光谱依赖性,这决定了潜在的晶粒间PL的变化。光致发光响应取决于纹理设计,较大的金字塔会引起山谷和金字塔的不同光致发光光谱,这种影响可以通过小金字塔来缓解。此外,当C-Si大金字塔进行二次平滑刻蚀时,会出现优化的准费米能级分裂和PL量子效率。作者的结果表明,需要对纹理进行整体优化,以最大化两个吸收层的光进出耦合,并且最佳几何结构和光电性能之间存在良好的平衡,这将指导未来的器件设计。相关论文以题目为“Multimodal Microscale Imaging of Textured Perovskite−Silicon Tandem Solar Cells”于ACS Energy Letters期刊上。论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00568 下一代高性能光伏(PV)电池最有希望的候选材料是一种成熟可靠的材料(晶体硅,c-Si)与一种新的具有破坏性的材料(卤化物钙钛矿)的组合,即钙钛矿/c-Si多结太阳能电池。最有效的单结c-Si器件由微米大小的金字塔组成,金字塔位于c-Si吸收体的后表面和前表面,通过减少反射损失和增强高折射率材料中入射光的捕获来增强光子在c-Si吸收体中的吸收。通过在单片串联器件的金字塔结构上直接沉积卤化物钙钛矿基顶部电池,c-Si保持了其高光学性能,并且与单结太阳能电池相比,整个器件堆栈更有效地利用太阳光。卤化物钙钛矿半导体采用ABX3晶体结构,其中A是一价阳离子(甲基铵、甲脒(FA)和/或Cs),B是二价金属(通常是Pb或Sn),X是卤化物(通常是Br和/或I);最高性能的成分在其A和X位置有混合成分。虽然新生的卤化物钙钛矿材料类别仍然面临许多挑战,例如各种性能的异质性由局部缺陷分布引起,和长期稳定性问题,他们已经达到了功率转换效率(η)超过25%的单结太阳能电池具有良好的稳定性。当耦合到串联器件中,以c-Si为底单元时,多结η 超过29%,超过了单结c-Si太阳能电池的纪录(∼26.7%),并将该技术视为极具商业化前景的技术。尽管主材c-Si太阳能电池具有间接的带隙,但其效率如此之高的原因之一是对器件结构(包括纹理)的明智设计,以实现接近最佳的光管理。因此,与织构设计相比,以c-Si为底电池的任何平面多结光伏器件的功率输出最终将受到限制(尤其是光电流)。最近,报道了利用各种技术在微尺度c-Si金字塔上制备卤化物钙钛矿型顶电池。(文:爱新觉罗星) 图1.(a)双结串联装置内不同层的横截面示意图(不按比例)。(b)扫描电子显微镜(SEM)二次电子(SE)图像,显示了金字塔形织构和尺寸分布。插图SE图像突出显示了共形钙钛矿涂层(c)(AFM)图谱;(d)J− V曲线。 图2.钙钛矿的PL图(a)λ em=765 nm和(b)λ em= 785 nm。虚线白色框表示AFM贴图的区域(c) 50× 50μm 2 AFM图像(d)λ em峰值最大地图 (e)PL光谱 (f) AFM(黑色)和PL峰值最大值(g)照明通量 (h)钙钛矿光子发射的FDTD模拟表明,(i)光学显微镜(PL)和(j)FDTD计算钙钛矿发射强度。 图3.(a)−(c)AFM图显示了5种钙钛矿/c-Si织构方案的形貌(d)−(f)光致发光中提取光致发光峰极大值图(g)−(i)从面板中黄线表示的切片中提取的PL峰值最大线迹 图4.(a)−(c)三种钙钛矿/c-Si织构方案的准费米能级分裂(QFLS)图定量地显示了局域结构(d)基于(a)中的映射的三种蚀刻方案的QFLS值的直方图(e)宏观的三个样本的相对PL量子效率(PLQE)响应表明其性能趋势与QFLS一致; 赞 (0) 相关推荐 Sn型有机金属卤化物钙钛矿薄膜/聚合物/钙钛矿太阳能电池/金属卤素钙钛矿发光材料 Sn型有机金属卤化物钙钛矿薄膜/聚合物/钙钛矿太阳能电池/金属卤素钙钛矿发光材料 利用扫描电子显微镜(SEM)观察PQD纸的表面形貌,可以发现缠绕的CNC结构(图1b).图1c使用透射电镜(TEM)观 ... CdSe和PbCl 2之间阳离子交换的太阳能电池/铋钽基纳米片/全无机铅卤钙钛矿CsPbX3晶体-定制 CdSe和PbCl 2之间阳离子交换的太阳能电池/铋钽基纳米片/全无机铅卤钙钛矿CsPbX3晶体-定制 增强PbX QD的抗氧化性的常用方法是通过卤化物进行表面钝化.此方法依赖于卤离子与表面上的Pb原 ... 【人物与科研】北科大田建军教授课题组:酸刻蚀驱动配体交换制备超低缺陷态密度纳米晶用于高亮度和高稳定性纯蓝光发射发光二极管 导语 金属卤化物钙钛矿发光二极管(PeLEDs)由于其宽色域(~140%).窄的发射光谱半峰宽(FWHM).简易和经济的制备工艺,以及在整个可见光谱上可调的发射峰,已成为高清晰度显示器的优异候选材料. ... 钙钛矿氧化物-卤化物固溶体/Co/Ba共掺杂铌酸钾-TiO2NRs(KBCNO@TiO2NRs/PbS(n)/TiO2NRs/AgSbS2-TiO2NRs半导体材料 钙钛矿氧化物-卤化物固溶体/Co/Ba共掺杂铌酸钾-TiO2NRs(KBCNO@TiO2NRs/PbS(n)/TiO2NRs/AgSbS2-TiO2NRs半导体材料钙钛矿是一种具有三元结构,其在超导体 ... 《ACS Energy Letters》:锡合金卤化物钙钛矿的迷人性质! 锡合金卤化物钙钛矿正逐渐变得越来越受欢迎,因为它们的光电性能开始缓慢地与潜在危险的纯铅钙钛矿相匹敌.然而,要将这种极具吸引力的半导体推向现实应用,需要解决几个主要问题. 来自荷兰格罗宁根大学的研究人员 ... ACS Energy Letters:阳离子无序锂过量岩盐结构正极材料综述|能源学人 [研究背景] 近几十年来,锂离子电池(LIB)的使用显着增长已极大地改变了工业和现代社会.然而,对于电动汽车(EV)和电网存储系统之类的大规模能量存储应用,需要具有更高能量密度和功率密度.更低成本.更 ... 《ACS Energy Letters》:LiNiO2首次用作固态电池正极材料! 固态电池被认为是电化学储能.高安全性和实现更高能量密度的下一个重要里程碑,LiNiO2(LNO)长期以来被认为是一种很有前途的正极材料:然而,由于稳定性问题,包括与电解液组分间的反应,导致其商业化比较 ... 学术前沿 | 最新ACS Energy Letters:电解液浓度该如何选择?“高盐”or“低盐”?... 一.电解液背景概览 在过去的几十年中,可充式电池的大多数研究工作都集中在探索新的电极材料和新的电池化学.直到Dahn等人发现在电解液中添加碳酸亚乙酯(EC)成分能够防止石墨剥离,研究人员才意识到电解液 ... 北京工业大学张永哲、郑坤《Nature Energy》:抑制纳米孪晶,提升硅异质结太阳能电池性能 前沿君 高分子科学前沿 今天 第一作者:Xianlin Qu 通讯作者:张永哲,郑坤 第一单位:北京工业大学 内容简介:晶体硅(c-Si)太阳能电池是迄今为止最先进的光伏技术,其优势包括接近最佳的带隙 ... 【人物与科研】河南师范大学郭海明教授课题组Org. Lett. :不对称Heck/去芳构化串联反应构筑吲哚萜类化合物骨架 导语 吲哚萜类化合物是一类含有吲哚和萜烯结构的天然产物,具有多种重要的生物活性.近年来,越来越多的吲哚萜类化合物被分离报道.目前,吲哚萜类化合物的化学合成策略主要有两大类:一是通过手性萜烯与吲哚的偶联 ... 《Nano Energy》综述:高性能钙钛矿发光二极管表面改性与界面工程 钙钛矿型发光二极管(PeLEDs)因其优异的光电特性而成为一种新兴的照明和显示器件.在过去的几年里,外量子效率(EQE)已经从不到0.1%提高到20%以上,可以与传统的有机发光二极管相媲美.由于钙钛矿 ... 苏大《ACS Nano》:24.5%!柔性钙钛矿型发光二极管新纪录 编辑推荐:本文展示了一种基于合理的界面工程来实现柔性PeLED高效的光子产生和光输出耦合.在钙钛矿发射极中同时实现界面晶化和缺陷钝化,实质上抑制了陷阱介导的非辐射复合损耗.经过协同优化的柔性PELED ... 《ACS AMI》:高效钙钛矿型发光二极管的过量离子诱导效率衰减! 编辑推荐:作者引入了一种简单的氯仿冲洗处理,以去除钙钛矿表面多余的碘,并证明该处理在抑制衰减行为方面非常有效.通过将处理和使用超薄聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)夹层相结合,实现了高亮度PELD,EQE最 ...