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Multifunctional interfacial molecular bridge enabled by an aggregation-induced emission strategy for enhancing efficiency and UV stability of perovskite solar cells

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Journal of Energy Chemistry 2024年第8期95卷 588-595,I0013页

作者： Shuhang Bian Yuqi Wang Fancong Zeng Zhongqi Liu Bin Liu Yanjie Wu Long Shao Yongzhi Shao Huan Zhang Shuainan Liu Jin Liang Xue Bai Lin Xu Donglei Zhou Biao Dong hongwei song State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics College of Electronic Science and EngineeringJilin UniversityChangchun 130012JilinChina College of Science Shanghai UniversityShanghai 200444China

The interface defects between the electron transport layer(ETL)and the perovskite layer,as well as the low ultraviolet(UV)light utilization rate of the perovskite absorption layer,pose significant challenges for the commercialization of perovskite solar cells(PSCs).To address this issue,this paper proposes an innovative multifunctional interface modulation strategy by introducing aggregation-induced emission(AIE)molecule 5-[4-[1,2,2-tri[4-(3,5-dicarboxyphenyl)phenyl]ethylene]phenyl]benzene-1,3-dicarboxylic acid(H_(8)ETTB)at the SnO_(2)ETL/perovskite ***,the interaction of H_(8)ETTB with the SnO_(2)surface,facilitated by its carboxyl groups,is effective in passivating surface defects caused by noncoord inated Sn and O *** interaction enhances the conductivity of the SnO_(2)film and adjusts energy levels,leading to enhanced charge carrier ***,H_(8)ETTB can passivate noncoord inated Pb^(2+)ions at the perovskite interface,promoting perovskite crystallization and reducing the interface energy barrier,resulting in a perovskite film with low defects and high crystalline *** importantly,the H_(8)ETTB molecule,can convert UV light into light absorbable by the perovskite,thereby reducing damage caused by UV light and improving the device's utilization of ***,the champion PSC based on SnO_(2)-H_(8)ETTB achieves an impressing efficiency of 23.32%and significantly improved photostability compared with the control device after continuous exposure to intense UV *** addition,the Cs_(0.05)(FA_(0.95)MA_(0.05))_(0.95)Pb(I_(0.95)Br_(0.05))_(3)based device can achieve maximum efficiency of 24.01%,demonstrating the effectiveness and universality of this ***,this innovative interface bridging strategy effectively tackles interface defects and low UV light utilization in PSCs,presenting a promising approach for achieving highly efficient and stable PSCs.

关键词： Perovskite solar cells Aggregation-induced emission Defect passivation Efficiency UV stability

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单晶钙钛矿太阳能电池研究进展

发光学报 2024年第5期45卷 711-726页

作者：李超宋宏伟陈聪河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林长春130012

单晶半导体(如硅、锗和砷化镓)在太阳能电池领域展现的光电转换效率要普遍优于多晶薄膜。然而,基于ABX3新型有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料构建的第三代太阳能电池中,其>26%的最高认证效率是基于多晶薄膜实现的。目前,单晶钙钛矿太... 详细信息

单晶半导体(如硅、锗和砷化镓)在太阳能电池领域展现的光电转换效率要普遍优于多晶薄膜。然而,基于ABX3新型有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料构建的第三代太阳能电池中,其>26%的最高认证效率是基于多晶薄膜实现的。目前,单晶钙钛矿太阳能电池最高效率约为24%,且相关研究较少。多晶钙钛矿薄膜存在着高密度的固有结构缺陷(如晶界、空位缺陷、杂质缺陷、反位缺陷等),会导致太阳能电池器件稳定性弱和严重迟滞效应等问题。相比之下,钙钛矿单晶具有无晶界、低缺陷密度、长载流子寿命和扩散距离等优势,这些特性使得钙钛矿单晶成为高性能光电子器件的理想优选材料。本综述简述钙钛矿单晶太阳能电池的基本器件结构,系统综述不同组分构成的钙钛矿单晶材料的优势/劣势,同时探讨不同单晶钙钛矿材料的制备/生长方法,细致分析其最新的研究进展和关键攻关方向,重点强调单晶钙钛矿材料组分、器件结构、生长工艺与器件性能之间的关系。希望本综述能为促进研究人员开发高效与高稳定钙钛矿单晶太阳能电池提供借鉴。

关键词：钙钛矿太阳能电池钙钛矿单晶缺陷空间限制升温法

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钙钛矿基宽谱带光电探测器

发光学报 2024年第6期45卷 876-893页

作者：卢孟涵宋宏伟陈聪河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林长春130012

钙钛矿材料凭借可调带隙、高光吸收系数和低激子结合能等优势,在半导体光伏和光电探测领域大放异彩。普适性的铅基钙钛矿吸收范围通常集中在UV到Vis区域,而窄带隙的纯锡基或者锡铅混合钙钛矿其吸收光谱仍局限于~1060 nm以内的近红外范围... 详细信息

钙钛矿材料凭借可调带隙、高光吸收系数和低激子结合能等优势,在半导体光伏和光电探测领域大放异彩。普适性的铅基钙钛矿吸收范围通常集中在UV到Vis区域,而窄带隙的纯锡基或者锡铅混合钙钛矿其吸收光谱仍局限于~1060 nm以内的近红外范围,受限于未来复杂场景的应用及探测成像。通过将钙钛矿与窄带隙半导体结合构建“钙钛矿/半导体”复合异质结可以进一步扩展光谱范围并提高吸收效率。本综述总结了钙钛矿基宽谱带光电探测器在探测性能优化、单体材料优异性能、复合材料优选工程等方面的进展,并探讨了宽谱探测器在光谱响应、像素集成、柔性器件开发和稳定性等方面的进展和应用前景。本综述将有助于推动钙钛矿基宽谱带光电探测研究及其未来成像应用。

关键词：钙钛矿红外光电探测器宽谱带光电探测器量子点异质结

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一步法合成P4HB基热塑性聚氨酯弹性体及其性质

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功能高分子学报 2024年第3期37卷 187-195页

作者：谭智宇宋红玮沈勇李志波青岛科技大学化工学院青岛科技大学高分子科学与工程学院山东省教育厅生物基高分子材料重点实验室

以聚(4-羟基丁酸酯)(P4HB)为软段、不同异氰酸酯和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过一步法合成了一系列可解聚回收的P4HB基聚氨酯(P4HB-TPU)。研究了投料比、P4HB的数均分子量、扩链剂BDO含量以及异氰酸酯种类对聚氨酯性能的影响,以及P4HB-TP... 详细信息

以聚(4-羟基丁酸酯)(P4HB)为软段、不同异氰酸酯和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过一步法合成了一系列可解聚回收的P4HB基聚氨酯(P4HB-TPU)。研究了投料比、P4HB的数均分子量、扩链剂BDO含量以及异氰酸酯种类对聚氨酯性能的影响,以及P4HB-TPU的可控解聚与单体回收。采用傅里叶变换红外光谱、热重分析、差示扫描量热、单轴机械拉伸等对P4HBTPU的热性能、力学性能以及热解聚回收性进行了研究。结果表明,当投料配方设计中n(—NCO)/n(—OH)为1.1、异氰酸酯为二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI)、P4HB的数均分子量为1.9×103时,P4HB-TPU的拉伸强度可达到37.8 MPa,性能与商用聚己内酯基热塑性聚氨酯(PCL-TPU)相近。随着P4HB分子量的增大,其结晶性使得聚氨酯由弹性体开始向塑料转变。BDO含量的增加在一定程度上有助于提高TPU的力学性能。使用环状对称的异氰酸酯可以有效提升材料的拉伸强度。在170℃、200 Pa的条件下,通过对P4HB-TPU热解聚,可以将P4HB解聚为γ-丁内酯(γ-BL)单体,并达到约98%的单体回收率。

关键词：聚酯聚氨酯聚(4-羟基丁酸酯) 闭合循环聚氨酯解聚热塑性聚氨酯

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高速气流下激光辐照金属平板热⁃力响应尺度律研究

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中国激光 2024年第12期51卷 22-31页

作者：崔悦王睿星马特袁武宋宏伟黄晨光中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院力学研究所空天飞行高温气动国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

高速气流作用下激光辐照结构诱导的热-力响应相似关系,因涉及多物理场之间的强耦合而非常复杂。笔者采用近似等效方法,将切向气流的作用等效为金属平板结构的力载荷和热载荷边界条件,建立了该耦合问题的无量纲控制方程,并结合主控因素分... 详细信息

高速气流作用下激光辐照结构诱导的热-力响应相似关系,因涉及多物理场之间的强耦合而非常复杂。笔者采用近似等效方法,将切向气流的作用等效为金属平板结构的力载荷和热载荷边界条件,建立了该耦合问题的无量纲控制方程,并结合主控因素分析,推导出了适用于高速气流与激光联合作用下的金属平板热-力响应特性的相似关系与尺度律。采用高速气流下强激光辐照金属平板的流-热-固多场耦合数值算例对该尺度律进行考核验证,结果表明:不同缩比率及不同马赫数条件下,满足该相似关系的缩比模型与原模型之间的热-力响应误差均在1%之内。本研究为高速气流条件下激光辐照缩比模型近似等效试验的开展奠定了理论基础。

关键词：激光技术尺度律方程分析法金属平板多场耦合热-力响应

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钙钛矿基近红外光电探测器

化学进展 2024年第2期36卷 187-203页

作者：高雯欢丁济可马全兴苏郁清宋宏伟陈聪河北工业大学材料科学与工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室长春130012

近年来,具有ABX3晶体结构的金属卤化物钙钛矿材料因其可调带隙、高吸收系数、长载流子传输距离等光电学特性而在光电探测领域表现出良好应用前景,尤其是基于纯Sn或者Sn/Pb混合阳离子制备的杂化钙钛矿在760~1050 nm范围的近红外光电响应... 详细信息

近年来,具有ABX3晶体结构的金属卤化物钙钛矿材料因其可调带隙、高吸收系数、长载流子传输距离等光电学特性而在光电探测领域表现出良好应用前景,尤其是基于纯Sn或者Sn/Pb混合阳离子制备的杂化钙钛矿在760~1050 nm范围的近红外光电响应性能非常优异,展现出高灵敏度、低暗电流和高探测率等多方面优势。为进一步拓宽钙钛矿的近红外以及红外响应波长范围,研究人员探索了将有机材料、晶体硅/锗、Ⅲ-Ⅴ族化合物、Ⅳ-Ⅵ族化合物、上转换荧光材料等作为互补光吸收层与钙钛矿结合制备异质结来构筑出宽谱响应的近红外光电探测器。基于以上研究,本文总结了当前拓宽钙钛矿光电探测器的光谱范围的有效途径。同时,对钙钛矿材料的近红外光电探测器的未来发展前景作出了展望。

关键词：光学器件钙钛矿近红外光电探测器窄带隙材料

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构建范德华复合物分子间势能面的神经网络方法

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 59-69,I0118页

作者：程通杨明娟宋宏伟郑利敏郑锐杨明晖华北水利电力大学电子工程学院郑州450011 中国科学院大学北京100049 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中原工学院郑州450007 华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074

本文提出了一种神经网络新方法用于构建范德华复合物的分子间势能面.该神经网络所使用的描述符分为两部分:径向部分表示单体的分子间伸缩振动,角度部分描述了分子间的相对取向.由于采用了束缚态计算中的对称性匹配转动基函数作为角度描... 详细信息

本文提出了一种神经网络新方法用于构建范德华复合物的分子间势能面.该神经网络所使用的描述符分为两部分:径向部分表示单体的分子间伸缩振动,角度部分描述了分子间的相对取向.由于采用了束缚态计算中的对称性匹配转动基函数作为角度描述符,可以确保势能面具有正确的对称性.旋转基函数的数量可以由其中的角动量量子数最大值控制,并且可以通过限制量子数来描述刚性单体分子的对称性.本研究推导了五种范德华复合物的描述符,包括原子-线性、原子-非线性、线性-线性、线性-非线性和非线性-非线性分子复合物.利用该方法构建了两个范德华复合物的势能面:ArNaCl和N_(2)-OCS.拟合能量与从头计算能量之间的均方根误差值分别为0.11 cm^(-1)和0.26 cm^(-1),验证了该方法可以准确构建高精度范德华复合物势能面.

关键词：神经网络势能面范德华复合物对称性匹配转动基函数描述符

p型InGaAs薄层半导体欧姆接触特性分析

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微纳电子技术 2024年第6期61卷 62-67页

作者：宋红伟宋洁晶秦龙中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

从电流在金属和半导体界面的拥堵效应出发,依据圆形传输线模型(CTLM)推导出适用于金属和薄层半导体间欧姆接触电阻率的表达式。利用四探针电阻测量法、高导电性下小电流密度测试法以及对薄膜电阻和传输线长度采用非线性拟合的方法获得... 详细信息

从电流在金属和半导体界面的拥堵效应出发,依据圆形传输线模型(CTLM)推导出适用于金属和薄层半导体间欧姆接触电阻率的表达式。利用四探针电阻测量法、高导电性下小电流密度测试法以及对薄膜电阻和传输线长度采用非线性拟合的方法获得薄层半导体与金属之间高精度的欧姆接触电阻和电阻率测试结果。研究了Zn掺杂浓度和合金温度对p型InGaAs薄层半导体欧姆接触特性的影响。研究发现:在相同合金温度下,掺杂浓度为1.94×10^(19)cm^(-3)时,样品的欧姆接触电阻率小于掺杂浓度为1.52×10^(19)cm^(-3)的样品,即提高p型InGaAs薄层半导体Zn掺杂浓度有利于半导体和金属Ti/Pt/Au形成良好的欧姆接触;相同Zn掺杂浓度的p型InGaAs薄层半导体,在经过光刻、等离子体去胶、湿法腐蚀等前道工艺后,合金温度为410℃的样品欧姆接触电阻率小于合金温度为380℃的样品,即可通过提高合金温度改善半导体与金属之间的欧姆接触特性。

关键词：欧姆接触特性薄层半导体掺杂浓度合金温度

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铜互连CMP工艺技术分析

集成电路应用 2024年第7期41卷 78-79页

作者：宋红伟宋洁晶秦龙中国电子科技集团公司第13研究所河北050057

阐述CMP设备抛光头压力和抛光液中H_(2)O_(2)浓度对TSV工艺面铜去除速率和平坦化的影响。分析发现,粗抛压力3.0psi、精抛压力1.0psi、H_(2)O_(2)浓度2wt%时CMP加工效率高且通孔碟坑深度≤0.5μm。

关键词：集成电路制造 TSV CMP 去除速率平坦化