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离子液体界面修饰的高效稳定FAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池

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物理化学学报 2024年第6期40卷 34-37页

作者： Yameen Ahmed 封想想高远基丁洋龙操玉 Mustafa Haider 李恒月李专黄誓成 Makhsud I.Saidaminov 阳军亮中南大学物理与电子学院超微结构与超快过程湖南省重点实验室长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 广西晶联光电材料有限公司广西柳州545036 中南大学材料科学与工程学院长沙410083 Department of Electrical&Computer Engineering University of Victoria3800 Finnerty RoadVictoriaBritish Columbia V8P 5C2Canada Department of Chemistry University of Victoria3800 Finnerty RoadVictoriaBritish Columbia V8P 5C2Canada

碘铅甲眯(FAPbI_(3))钙钛矿太阳能电池因其优异的光伏性能而受到广泛关注,但器件的长期稳定性仍然是FAPbI_(3)太阳能电池的关键问题。FAPbI_(3)黑色钙钛矿相在室温下会相变为黄色非钙钛矿相,且水分会加速这一相变。界面工程是提高钙钛... 详细信息

碘铅甲眯(FAPbI_(3))钙钛矿太阳能电池因其优异的光伏性能而受到广泛关注,但器件的长期稳定性仍然是FAPbI_(3)太阳能电池的关键问题。FAPbI_(3)黑色钙钛矿相在室温下会相变为黄色非钙钛矿相,且水分会加速这一相变。界面工程是提高钙钛矿太阳能电池稳定性的常用方法之一。作为绿色溶剂,离子液体被认为是有毒界面修饰剂的潜在替代品,这也提高了它们的商业可行性,并加速了它们在可再生能源市场的应用。本研究利用具有低挥发性、低毒性、高导电性和高热稳定性的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIM[BF_(4)])来修饰钙钛矿太阳能电池的电子传输层和钙钛矿层之间的界面。离子液体的引入不仅减少了界面缺陷,而且提高了钙钛矿薄膜的质量。密度泛函理论计算表明,离子液体与钙钛矿表面之间存在较强的界面相互作用,有利于降低钙钛矿表面缺陷态密度,稳定钙钛矿晶格。除钙钛矿薄膜缺陷外,溶液处理的SnO_(2)也存在表面缺陷。在SnO_(2)表面的缺陷产生缺陷态,也会导致能带对准问题和稳定性问题。密度泛函理论计算表明,有离子液体的表面间隙态比没有离子液体的表面间隙态小,这种减弱的表面间隙态表明表面区域载流子复合减少,有利于提高器件性能。因此,我们实现了功率转换效率大于22%的离子液体修饰的FAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池(对照21%)。在相对湿度~20%的干箱中存放1800h以上后,冠军器件保留了初始状态的~90%,而控制器件降解为非钙钛矿黄色六方相(δ-FAPbI_(3))。

关键词： FAPbI_(3) 相稳定性 SnO_(2) 钙钛矿太阳能电池离子液体界面工程

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Interface modification for organic and perovskite solar cells

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Science China Materials 2016年第9期59卷 743-756页

作者：王春花阳军亮 State Key Laboratory of Powder Metallurgy Central South UniversityChangsha 410083China Hunan Key Laboratory for Super-microstructure and Ultrafast Process School of Physics and ElectronicsCentral South UniversityChangsha 410083China

Organic solar cells(OSCs) continuously attract much attention due to their potentials as the low-cost and lightweight sources of renewable energy,and the power conversion efficiency(PCE) of the state-of-the-art OSCs has reached over 10.0%.Especially,there has been an unexpected breakthrough and rapid evolution of highly efficient organic-inorganic hybrid perovskite solar cells(PSCs),and the PCE has been improved to over 20%.The interface plays a very important role on the performance of both OSCs and PSCs,as well as their *** is imperative to control the interface properties and understand the mechanisms for obtaining highly efficient OSCs and *** this review,we will summarize our research progress on the interface modification of OSCs and PSCs using the electron transport layer and hole transport layer,as well as the molecular template layer.

关键词： organic solar cells perovskite solar cells interface bulk heterojunction planar heterojunction.

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基于印刷技术制备钙钛矿太阳电池

材料导报 2018年第9期32卷 1385-1400页

作者：李恒月龚辰迪黄可卿阳军亮中南大学物理与电子学院先进材料超微结构与超快过程研究所

近年来,钙钛矿太阳电池(Perovskite solar cells,PSCs)以其优异的光电转换性能和溶液制备成本低等优势受到了科研工作者和产业界人士的广泛关注,被认为是新一代薄膜太阳电池技术中的杰出代表。目前,钙钛矿太阳电池的光电转换效率(Power ... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳电池(Perovskite solar cells,PSCs)以其优异的光电转换性能和溶液制备成本低等优势受到了科研工作者和产业界人士的广泛关注,被认为是新一代薄膜太阳电池技术中的杰出代表。目前,钙钛矿太阳电池的光电转换效率(Power conversion efficiency,PCE)已经从2009年报道的3.8%迅速提升到现在的22.7%,达到商业化多晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等太阳电池水平。目前,溶液旋涂法是实验室制备钙钛矿太阳电池的常用方法。虽然旋涂法操作简单、成膜速度快、重复性好,然而该法缺点也很明显:(1)材料浪费严重;(2)不具备图案化功能;(3)不适用于工业化的连续生产。因此,溶液旋涂技术无法满足钙钛矿太阳电池今后大规模工业化生产所需的大面积、低成本等制造要求。从实验室小面积器件制备转变到可大面积的产业化制备以及降低钙钛矿太阳电池的生产成本,将是钙钛矿太阳电池产业化过程中的一个重要课题。在钙钛矿太阳电池的制备方法中,印刷技术因具有材料利用率高、成本低、工艺效率高、可大面积制备、适用于柔性基底等特点而备受关注。基于印刷工艺制备的小面积钙钛矿太阳电池效率已接近20%,大面积(>10cm2)钙钛矿太阳电池效率在10%～16%之间,大面积柔性钙钛矿太阳电池效率为10%左右。然而,从实验室小器件转变到大规模工业化生产依旧存在许多问题亟待解决。例如:(1)为了加快钙钛矿材料的结晶,在钙钛矿薄膜退火过程中通常采用溶剂工程或惰性气体辅助的方式,这将导致印刷的大面积钙钛矿薄膜质量难以控制以及重复性降低;(2)退火过程中较高的退火温度会限制柔性基底和界面材料的选择;(3)钙钛矿材料本身对空气湿度敏感,需提高钙钛矿层制备过程的环境适应性,降低制备工艺本身对环境条件的限制等。基于此,完善钙钛矿太阳电池的印刷制备工艺并使其适用于工业化生产显得十分重要。本文综述了基于喷墨打印(Inkjet-printing)、喷涂(Spray-coating)、狭缝涂布(Slot-die coating)、刮涂(Doctor-blading)等印刷技术制备钙钛矿太阳电池的研究进展,并对印刷技术制备钙钛矿太阳电池的前景进行了展望。

关键词：钙钛矿印刷技术太阳电池

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多孔碳纳米球的制备及其电化学性能

物理学报 2017年第4期66卷 254-261页

作者：杨秀涛梁忠冠袁雨佳阳军亮夏辉中南大学物理与电子学院长沙410083

以三嵌段共聚物F108为软模板,通过水热法合成酚醛树脂球并在氮气氛围下碳化、KOH活化处理,最终得到多孔碳纳米球材料.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸附分析仪对样品进行表征,结果表明样品的平均粒径为120 nm,球形度高,比... 详细信息

以三嵌段共聚物F108为软模板,通过水热法合成酚醛树脂球并在氮气氛围下碳化、KOH活化处理,最终得到多孔碳纳米球材料.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸附分析仪对样品进行表征,结果表明样品的平均粒径为120 nm,球形度高,比表面积达到1403 m^2/g,孔径分布广.通过X射线衍射研究样品的结晶度,傅里叶红外光谱分析样品表面官能团的情况,结果表明KOH处理和高温处理使得样品的微晶结构有序度提高,表面官能团含量降低.以多孔碳纳米球作为超级电容器电极的活性物质,电化学特性测试结果表明,多孔碳纳米球材料的比电容能够达到132 F/g(0.2 A/g),在10 A/g的电流密度下,经过10000次循环充放电后,电容量保留率为97.5%.本文采用水热法制备的多孔碳纳米球电化学性能良好,适用于超级电容器电极材料,研究结果表明,比表面积大、孔径分布合适(具有一定介孔含量)、结晶度高和含有少量表面官能团的理化特性的电极材料,其电化学性能更加优越.

关键词：多孔碳纳米球超级电容器理化特性电化学性能

一步水热法合成多孔氧缺陷镍铝双金属氢氧化物及其高电容存储

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Journal of Central South University 2023年第12期30卷 4138-4148页

作者：刘少波赵勇峰李恒月阳军亮 Hunan Key Laboratory for Super Microstructure and Ultrafast Process School of Physics and ElectronicsCentral South UniversityChangsha 410083China Hunan Provincial Key Laboratory of Flexible Electronic Materials Genome Engineering School of Physics and Electronic ScienceChangsha University of Science and TechnologyChangsha 410114China

层状双金属氢氧化物(LDH)由于具有层状结构、丰富的氧化还原活性中心和金属离子间的协同作用被认为是超级电容器的理想电极之一。然而,低的比电容和较差的循环稳定性极大地限制了它们的规模化应用。本文采用简单的一步水热法在泡沫镍上... 详细信息

层状双金属氢氧化物(LDH)由于具有层状结构、丰富的氧化还原活性中心和金属离子间的协同作用被认为是超级电容器的理想电极之一。然而,低的比电容和较差的循环稳定性极大地限制了它们的规模化应用。本文采用简单的一步水热法在泡沫镍上制备层状镍铝双金属氢氧化物(NiAl-LDH),并通过不同的反应物浓度控制其电荷存储能力。研究发现反应物浓度对NiAl-LDH的形貌、结晶度和负载密度有明显调节作用。优化后的NiAl-LDH(Ni1Al1-LDH)具有丰富氧缺陷的多孔纳米片结构,该结构紧密包覆在高导电性泡沫镍表面,促进了离子和电子的转移,有效提高了Ni离子的氧化还原活性,从而提高了能量储存能力。作为超级电容器电极,Ni1Al1-LDH在电流密度为1 A/g时的比电容为1958.1 F/g。在100 mV/s的扫速下,经过1000次持续充放电循环,电容保持率高达108.7%。

关键词：超级电容器电容层状镍铝双金属氢氧化物多孔纳米片氧缺陷

Printed organic transistors with ultralow power consumption

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材料导报 2019年第13期33卷 2107-2108页

作者：何培阳军亮 School of Physics and Electronics Central South University

Organic thin film transistors (OTFTs) have attracted much attention in low-cost, large area wearable electronics in the recent years[1-3]. The electrical stability performance of these devices under stretching is critical for applications in wearable electronics[4].Organic semiconductors have been widely used for wearable electronics due to their electrical properties of intrinsic materials and the mechanical properties of organic compounds, which can be deposited with low-cost solution processed techniques.

关键词： Printed Organic Transistors

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印刷钙钛矿太阳电池薄膜结晶及界面调控

印刷钙钛矿太阳电池薄膜结晶及界面调控

聚左旋乳酸-聚乙二醇二嵌段共聚物的非等温结晶行为研究

第十届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：阳军亮中南大学物理与电子学院

钙钛矿太阳电池因其优异的光伏性能和低成本溶液加工等优势,被认为是光伏领域最具竞争力的下一代光伏技术。为实现高效稳定钙钛矿太阳电池,近一年多来,我们课题组在印刷钙钛矿太阳电池薄膜结晶及界面调控方面取得了相关进展。提出了一... 详细信息

钙钛矿太阳电池因其优异的光伏性能和低成本溶液加工等优势,被认为是光伏领域最具竞争力的下一代光伏技术。为实现高效稳定钙钛矿太阳电池,近一年多来,我们课题组在印刷钙钛矿太阳电池薄膜结晶及界面调控方面取得了相关进展。提出了一种乙酸甲胺(MAAc)和分子苯脲双添加剂协同作用策略,调控钙钛矿薄膜生长和形貌结构,在超过80%湿度空气中一步法刮涂制备MAPbI钙钛矿太阳电池效率达20.34%;提出了氯甲胺(MACl)诱导生成钙钛矿薄膜低维中间相,有效调控FAMAPbIBr钙钛矿薄膜结晶生长,空气环境中两步刮涂制备0.09cm和1.03cm钙钛矿太阳电池效率分别达23.14%(图1)和21.20%。结合理论计算和实验,提出了一种利用氟化铯界面层进行离子交换和界面靶向钝化的策略,提升钙钛矿太阳电池器件效率和稳定性;界面钝化可有效减少Pb-Pb二聚体形成,揭示了钙钛矿太阳电池光稳定性显著提升的物理机制;提出反向偏压对器件性能调控的正向效应,调控钙钛矿碘离子移动,钝化钙钛矿/电子传输层二氧化锡(SnO)界面缺陷,可将器件效率从22.13%提升到23.48%;最近,通过化学添加剂调控界面电子传输SnO,将器件效率提升至24.5%,并展现良好的器件稳定性。

关键词：钙钛矿结晶调控界面调控印刷太阳电池

来源： cnki会议评论

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高等学校化学学报 2006年第6期27卷 1162-1166页

作者：阳军亮赵婷崔继军刘雷静周云春李杲周恩乐陈学思中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室

通过变温广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚左旋乳酸-聚乙二醇(PLLA-PEG)二嵌段共聚物的非等温结晶行为,并用Ozawa方程分析了PLLA-PEG的非等温结晶动力学.实验结果表明,高熔点的硬段PLLA结晶符合Ozaw... 详细信息

通过变温广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚左旋乳酸-聚乙二醇(PLLA-PEG)二嵌段共聚物的非等温结晶行为,并用Ozawa方程分析了PLLA-PEG的非等温结晶动力学.实验结果表明,高熔点的硬段PLLA结晶符合Ozawa理论,而低熔点的软段PEG对PLLA的结晶起到了稀释剂的作用;当软段PEG开始结晶时,已经结晶完全的硬段PLLA限制了PEG的结晶,使得软段PEG的结晶不符合Ozawa理论.此外,不同降温速率下的结晶形貌研究结果表明,随着降温速率的增加,晶体经历了从环带球晶、环带和十字消光的混合球晶到典型的十字消光球晶的转变,并且球晶的尺寸也明显变小.

关键词：聚左旋乳酸-聚乙二醇(PLLA—PEG) 非等温结晶 Ozawa方程晶体形貌

基于刮涂技术制备高效率平面异质结钙钛矿太阳能电池

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基于刮涂技术制备高效率平面异质结钙钛矿太阳能电池