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西藏科技 2004年第6期 65-65页

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太阳能转换过程中的高分子应用

高分子通报 1990年第2期 86-94页

作者：吴世康中国科学院感光化学研究所北京100101

近年来,在太阳能利用的科学领域内,高分子材料得到了广泛的应用。本文从太阳能工艺学和太阳能转换两个方面对此问题作了介绍和讨论。

关键词：太阳能太阳能转换高分子材料

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苯并噻二唑类有机材料在太阳能转换中的应用研究

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苯并噻二唑类有机材料在太阳能转换中的应用研究

作者：郭珊珊太原理工大学

学位级别：硕士

近年来,由于传统化石燃料引起能源危机和环境问题的加剧,迫切需要开发新型可再生能源,其中太阳能成为最合适的候选者。太阳能光伏与光催化制氢是太阳能利用的两种重要形式,在能源结构调整和生态文明建设方面具有重要意义。钙钛矿太阳能... 详细信息

近年来,由于传统化石燃料引起能源危机和环境问题的加剧,迫切需要开发新型可再生能源,其中太阳能成为最合适的候选者。太阳能光伏与光催化制氢是太阳能利用的两种重要形式,在能源结构调整和生态文明建设方面具有重要意义。钙钛矿太阳能电池是一种很有前途的光伏技术,具有很强的商业竞争力,其中空穴传输材料能有效调节电池界面势垒,促进空穴传输和收集,降低电荷复合,优化钙钛矿层与电极界面,改善钙钛矿光吸收层的性质,在钙钛矿太阳能电池中发挥重要的作用。相对于电能,燃料在经济社会发展中扮演着更加重要的角色,特别是利用半导体光催化技术,将低能量密度的太阳能转换成具有高燃烧热值的绿色氢能是太阳能资源存储与利用的一种重要形式,而要实现太阳能到氢能的高效转换,光催化剂是关键。苯并噻二唑(BT)类有机材料具有优异的吸电子能力、光吸收效率和良好的稳定性,被广泛应用于有机半导体领域。因此,本论文将BT基的聚合物材料和有机小分子材料应用于太阳能转换中,均实现了优异的太阳能转换性能。本论文的主要研究工作如下:(1)将BT基的A–D–A–D(D:给体单元,A:受体单元)型的三元聚合物材料(PTPDTBT和PDPPTBT)作为无掺杂空穴传输材料应用于反式钙钛矿太阳能电池(ITO/HTM/perovskite/PCBM/BCP/Ag)中,并对电池制备的各项参数进行优化,实现了18.17%(PDPPTBT)和16.47%(PTPDTBT)的电池功率转换效率,显著超过了以经典的PEDOT:PSS作为空穴传输材料的同类电池效率(12.60%)。电池性能的改善归功于相匹配的能级,良好的薄膜形貌,较低的载流子复合以及高效的空穴提取能力。本工作为设计高效、稳定的无掺杂聚合物空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池的应用提供了一个潜在的策略。(2)设计并开发了一系列BT类有机小分子材料,该系列材料由相同的给电子单元(TPA)和相同的接受电子单元(BT)构成D–A–D型分子骨架结构,在末端TPA单元上用不同卤素取代基(F或Cl)进行修饰,分别与具有优异光电性能的石墨相氮化碳(g-CN)材料构建了全有机光催化异质结体系。在此,我们证明了通过氯化(TBT-p-Cl,TBT-m-Cl和TBT-o-Cl)和氟化(TBT-p-F)作用可显著提高光催化析氢速率。所得到的全有机光催化剂的析氢速率在1.21–7.72 mmol h g之间,其中g-CN/TBT-o-Cl的析氢速率为7.72 mmol h g,约为纯g-CN的析氢速率的9倍,同时,在420 nm时的表观量子效率为5.5%。光催化活性的提高归因于分子间π-π相互作用和氢键相互作用促进了光生电荷的有效分离。本工作为实现高效全有机异质结光催化制氢提供了新思路。

关键词：太阳能转换钙钛矿太阳能电池光催化制氢苯并噻二唑有机材料

低维硫化物半导体的光生载流子动力学调控及其太阳能转换应用研究

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低维硫化物半导体的光生载流子动力学调控及其太阳能转换应用研究

作者：吕罡阳杭州电子科技大学

学位级别：硕士

日益严重的能源危机以及环境污染问题已经引起了全球广泛的关注,因此,迫切需要寻找一种新能源逐步取代化石燃料的使用。太阳能作为一种清洁能源,储量丰富,是代替化石能源的不二之选,因此,高效开发和利用太阳能极具研究价值。金属硫化物... 详细信息

日益严重的能源危机以及环境污染问题已经引起了全球广泛的关注,因此,迫切需要寻找一种新能源逐步取代化石燃料的使用。太阳能作为一种清洁能源,储量丰富,是代替化石能源的不二之选,因此,高效开发和利用太阳能极具研究价值。金属硫化物半导体凭借其自身独特的物理化学特性,在太阳能转换领域具有极高的应用价值。更窄的带隙带来了更加优异的光吸收特性,提升了对太阳光可见波段的利用率;独特的微观形貌以及合适的能带结构有利于光生载流子在半导体表面驱动氧化还原反应。然而,光生载流子分离效率较低、表界面处反应动力学缓慢、稳定性差等因素依然限制了硫化物的广泛应用。本文以CdS、ZnInS两种具有优异光激发效率的金属硫化物作为研究对象,聚焦其在太阳能转换领域的应用,研究了通过微结构调控,实现这两种半导体光电学特性的调控、光生载流子动力学的优化,从而提升太阳能转换效率的技术手段和作用机制。主要研究内容包含以下两部分:(1)通过对微观形貌的优化和能带匹配的设计,在具有超薄二维(2D)形貌的CdS纳米片上引入了α-FeO纳米片,构筑了具有充分界面接触的2D/2D异质结。该2D/2D异质结的异质结太阳能驱动CO转换的效率远高于单一的CdS和α-FeO。实验证明该异质结具有充分的界面电子学耦合,并形成了由CdS指向α-FeO的内建电场,从而在异质结界面实现了高效的直接Z型电荷转移路径,提升了光生载流子的分离效率,延长了光电子的寿命。2D CdS与2Dα-FeO之间显著的功函数差值、较大的异质结界面接触面积与极短的载流子扩散路径显著提升了内建电场的形成及其在驱动Z型电荷转移中的作用。该研究为Z型异质结的构筑及其界面电子学机制提供了深入的理解,有效推动了其在太阳能转换领域的应用。(2)通过改进的原位生长法,设计构筑了具有垂直排列的2D纳米片阵列结构的ZnInS(ZIS)光阳极,使其具有极高的比表面积和显著的2D形貌结构,促进了光生载流子在与电解质接触界面处的分离和输运。通过调节前驱体溶液中乙醇的比例,同步实现了从六方相ZIS(H-ZIS)到菱形相ZIS(R-ZIS)的可控相变,以及晶面演化,从而成功构建了具有更显著2D形貌特征的两相共存同质结(H@R-ZIS)。深入的表征和分析表明,H@R-ZIS的构建不仅整合了R-ZIS优越的表面电化学活性和更宽的光吸收范围两种特性,更重要的是通过两相之间的Ⅱ型界面电荷转移路径实现了光生载流子的高效实空间分离。2D H@R-ZIS光阳极表现出优异的PEC转换效率,IPCE达到40%,ABPE在0.36 V时达到最高,为2.65%,几乎是目前报道的层状金属硫化物光阳极中最高的。该研究为通过晶相及晶面调控实现半导体太阳能转换效率的提升提供了微结构设计策略和光电子学优化机制。

关键词：金属硫化物太阳能转换 PEC光阳极 Z型异质结同质结

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高效太阳能转换的材料创新

光学与光电技术 2021年第5期19卷 1-8页

作者：杨世和北京大学深圳研究生院广东深圳518071

多尺度材料的装配和集成对新一代太阳能电池器件的运行至关重要,需要基础科学的设计和阐述。关键是要了解和利用定制材料的内在特性,以及材料组件之间的相互作用,从而实现所需要的功能。主要介绍了通过溶液过程连接和组装各种纳米结构... 详细信息

多尺度材料的装配和集成对新一代太阳能电池器件的运行至关重要,需要基础科学的设计和阐述。关键是要了解和利用定制材料的内在特性,以及材料组件之间的相互作用,从而实现所需要的功能。主要介绍了通过溶液过程连接和组装各种纳米结构方面的最新成果。这些材料已经被用作高效太阳能转换装置的高效光吸收层、载流子传输层、界面层和表面反应促进剂,特别是在钙钛矿太阳能电池和光电化学电池中。并讨论了这些结果对新型太阳能装置的未来发展的影响。

关键词：多尺度材料溶液过程高效太阳能转换

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新型光敏纳米粒子可获得光电性能提高太阳能转换效率

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功能材料信息 2014年第3期11卷 54-55页

加拿大研究人员设计并测试了一种新型固态、稳定的光敏纳米粒子胶体量子点技术,该技术或将用于开发更为廉价、柔性的太阳能电池及更好的气体感应器、红外激光器、红外发光二极管。此项研究成果发表在最新一期《自然·材料》上。胶体量... 详细信息

加拿大研究人员设计并测试了一种新型固态、稳定的光敏纳米粒子胶体量子点技术,该技术或将用于开发更为廉价、柔性的太阳能电池及更好的气体感应器、红外激光器、红外发光二极管。此项研究成果发表在最新一期《自然·材料》上。胶体量子点基于两种类型的半导体收集阳光：N型（富电子）和P型（乏电子）。但N型半导体材料暴露于空气中时,会与氧原子结合,失去其电子,转变成P型材料。

关键词：量子点技术太阳能转换红外发光二极管半导体材料论文第一作者多伦多大学红外激光器计算机工程系纳米粒感应器

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全息波带片用于太阳能转换

中国激光 1988年第9期 567-568页

作者：薄秀华河北省科学院激光研究所

目前,在太阳电池发电中,迫切需要解决的问题是降低半导体材料的成本和提高能量转换效率。人们对此已经做了大量的研究工作。人们研究用全息光学元件聚集太阳能,并探讨基于这种全息光学元件组成集热器或光生伏打发生器。本文介绍一种适... 详细信息

目前,在太阳电池发电中,迫切需要解决的问题是降低半导体材料的成本和提高能量转换效率。人们对此已经做了大量的研究工作。人们研究用全息光学元件聚集太阳能,并探讨基于这种全息光学元件组成集热器或光生伏打发生器。本文介绍一种适用于太阳电池聚光发电的全息方法。光电转换器的主要组成部分是体积位相全息波带片和半导体太阳电池。利用体积位相全息波带

关键词：全息光学元件波带片太阳能转换能量转换效率伏打衍射效率光强光电转换器半导体材料成像特性

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光催化材料与太阳能转换和环境净化

光催化材料与太阳能转换和环境净化

2008全国功能材料科技与产业高层论坛

作者：邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心

解决能源短缺和环境污染问题是我国实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。光催化材料在解决能源和环境问题方面有着重要的应用前景,我国在该领域的研究处于国际前沿地位,加强光催化材料的基础研究意义十分重大。

关键词：光催化材料太阳能转换环境净化

来源： cnki会议评论

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光催化材料与太阳能转换和环境净化

功能材料信息 2008年第4期5卷 17-19页

作者：邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心江苏南京210093

关键词：光催化材料太阳能转换环境净化

蒸汽也可从冰水中直接产生美利用纳米粒子开发出直接将太阳能转换成蒸汽的新技术

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黑龙江科技信息 2012年第35期 I0010-I0011页

美国莱斯大学的科学家们公布了一项革命性的新技术，其可利用纳米粒子直接将太阳能转换成蒸汽。该大学纳米光子学实验室开发的这种“太阳能蒸汽”新方法，甚至可从冰水产生蒸汽。技术细节公布在11月19日美国化学学会《纳米》杂志上。该... 详细信息

美国莱斯大学的科学家们公布了一项革命性的新技术，其可利用纳米粒子直接将太阳能转换成蒸汽。该大学纳米光子学实验室开发的这种“太阳能蒸汽”新方法，甚至可从冰水产生蒸汽。技术细节公布在11月19日美国化学学会《纳米》杂志上。该项技术拥有24％的综合能效。相比之下，光伏太阳能电池板的综合能效通常在15％左右。“太阳能蒸汽”法的发明者认为，有了该项技术，人们将以全然不同的方式思考太阳能发电，但他们也预计，该新技术的首次使用将不是为了发电．而是为了边远地区的卫生设施和水质净化。

关键词：太阳能转换纳米粒子新技术生蒸汽开发利用冰水美国化学学会