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水解氧化-溶胶-凝胶法提高钙钛矿太阳能电池中SnO电子传输层性能

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复合材料学报 2024年

作者：赵航程泽通吕宽心陈立泽杨育运黄兴李珍珍市政设施维护管理中心市政工程设计研究院研究监测处华北理工大学冶金与能源学院

二氧化锡(SnO2)由于其高电子迁移率、良的传导性和低温制备特性，在钙钛矿太阳能电池(PSCs)中得到了广泛的应用。目前，制备SnO2最常用的两种方法是SnCl2水解氧化法和SnO2溶胶-凝胶法。然而，SnCl2水解氧化虽然可以产生结晶良好的SnO2... 详细信息

二氧化锡(SnO2)由于其高电子迁移率、良的传导性和低温制备特性，在钙钛矿太阳能电池(PSCs)中得到了广泛的应用。目前，制备SnO2最常用的两种方法是SnCl2水解氧化法和SnO2溶胶-凝胶法。然而，SnCl2水解氧化虽然可以产生结晶良好的SnO2，但其可控性较差，使得器件性能的重复性较低。另一方面，溶胶-凝胶法制备的基于SnO2电子输运层的器件具有良好的重复性，但结晶度较差，导致电子输运性能下降。在本研究中，采用水解氧化和溶胶-凝胶相结合的方法制备了SnO2电子传输层。研究结果表明，采用SnCl2水解氧化法制备高质量的SnO2结晶层可以作为预生长模板，提高溶胶-凝胶法制备SnO2的结晶质量。此外，用溶胶-凝胶法制备的SnO2结晶层覆盖水解氧化SnO2层可以提高器件制备的重复性。由此制备的电子传递层方法可以有效地提高薄膜晶体的生长质量和电荷的提取能力，最终有助于提高器件的效率及稳定性并减少迟滞。

关键词：二氧化锡复合电子传输层水解氧化溶胶-凝胶法有机无-机杂化钙钛矿太阳电池

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溶胶-凝胶法合成钛酸锌锂负极材料

辽宁石油化工大学学报 2024年第1期44卷 21-28页

作者：王立福卢汇嘉许航包鹏伟万一行荀瑞张重学王利娟辽宁石油化工大学石油化工学院辽宁抚顺113001

以溶胶-凝胶法制备锂离子电池Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)(LZTO)负极材料,考察退火温度和退火时间对LZTO电化学性能的影响,得到了最佳工艺条件:退火温度为700℃,退火时间为3 h。在最佳工艺条件下制备的LZTO中添加络合剂柠檬酸进行了改性。结果... 详细信息

以溶胶-凝胶法制备锂离子电池Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)(LZTO)负极材料,考察退火温度和退火时间对LZTO电化学性能的影响,得到了最佳工艺条件:退火温度为700℃,退火时间为3 h。在最佳工艺条件下制备的LZTO中添加络合剂柠檬酸进行了改性。结果表明,当金属离子与柠檬酸的物质的量比为2.00∶1.50时,制备的样品LZTO-2/1.50颗粒小、分散均匀,表现出良好的电化学性能;当电流密度为0.5 A/g时,恒流充放电300次后放电比容量为203.6 mA·h/g。

关键词：钛酸锌锂溶胶-凝胶法柠檬酸电化学性能负极材料

溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜质量及性能影响研究

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功能材料 2022年第3期53卷 3092-3099,3123页

作者：王近袁妍妍王久和李涛张琳江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003

以乙酸铜(Cu(CH_(3)COO)_(2)·H_(2)O)、乙酸锌(Zn(CH_(3)COO)_(2)·H_(2)O)、氯化亚锡(SnCl_(2)·2H_(2)O)、硫脲(CH_(4)N_(2)S)为原料,按一定配比制得前驱体溶液,以三乙醇胺(C_(6)H_(15)NO_(3))、乙醇胺(C_(2)H_(7)NO)为稳定剂采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫(Cu_(2)ZnSnS_(4))薄膜。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计表征手段对薄膜的表面形貌、物相结构、成分组成和光学性能等进行分析。研究烧结温度、旋涂转速、稳定剂加入等工艺参数对铜锌锡硫(CZTS)薄膜的形貌、物相结构及光学性能的影响规律。结果表明,前驱体溶液浓度为0.2 mol/L,旋涂速度为1000 r/min,时间为10 s,烧结温度为280℃时,得到了符合Cu_(2)ZnSnS_(4)相结构的薄膜样品;而浓度为0.3 mol/L,旋涂速度为3500 r/min,时间为15 s,增添乙醇胺(MEA)的稳定剂,烧结温度为260℃制备出的CZTS薄膜在表面相貌上有较大改善,其中添加1.5 mL三乙醇胺(TEA)及乙醇胺(MEA)稳定剂制备的CZTS薄膜形貌呈颗粒状,薄膜的表面均匀性提高,但薄膜的结晶质量不如0.2 mol/L溶液制备的样品,薄膜中Sn、S元素的流失而导致其他相的生成使得薄膜的带宽偏大。此外,样品的结晶随烧结时间延长而逐渐变好,但是没有大尺寸晶粒生成。

关键词：溶胶-凝胶法结晶质量铜锌锡硫薄膜表面形貌光学性能

聚乙烯醇对溶胶—凝胶法氧化铝陶瓷膜制备的影响

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中国陶瓷 2022年第7期58卷 53-59页

作者：戴永刚陆成龙张银凤张湘泰广东金意陶陶瓷集团有限公司佛山528031 湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室黄石435003 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

为控制溶胶-凝胶法中的AlOOH溶胶涂膜工艺,以聚乙烯醇(PVA)为增稠剂调控AlOOH溶胶的流变性能,制得了Al_(2)O_(3)陶瓷膜,并通过旋转流变仪、热重分析仪、SEM表征PVA对AlOOH涂膜及Al_(2)O_(3)陶瓷膜的影响。PVA的加入量会增加AlOOH的黏度... 详细信息

为控制溶胶-凝胶法中的AlOOH溶胶涂膜工艺,以聚乙烯醇(PVA)为增稠剂调控AlOOH溶胶的流变性能,制得了Al_(2)O_(3)陶瓷膜,并通过旋转流变仪、热重分析仪、SEM表征PVA对AlOOH涂膜及Al_(2)O_(3)陶瓷膜的影响。PVA的加入量会增加AlOOH的黏度与假塑性,加快凝胶速率,从而使涂膜后的厚度增加;适量的PVA可使AlOOH粘附力更强,膜层更完整,当PVA加入量大于0.5 wt%时,因黏度太大而使涂膜不均而导致凝胶膜开裂。最适PVA加入量为0.3wt%,此时Al_(2)O_(3)膜最完整,厚度约为9μm,水通量为最低的166.2 L/(m^(2)·bar·h),通过PVA可以显著调节AlOOH溶胶的涂膜效果。

关键词：溶胶-凝胶法 Al(2)O_(3)陶瓷膜聚乙烯醇流变性能

Pt/C纳米催化剂的溶胶-凝胶法制备及性能

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化工新型材料 2024年第S1期52卷 163-166,173页

作者：马超胡洁琼谢明陈永泰张巧陈松方继恒邱乐祺昆明贵金属研究所昆明650106 云南贵金属实验室有限公司昆明650106

Pt/C是目前被广泛商业化应用的氧化还原催化剂,因此对于Pt/C材料的研究仍具有较高的现实意义。介绍了采用溶胶-凝胶法制备Pt/C纳米催化剂的方法和基本原理,使用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行分析,利用透射电镜(TEM)对Pt纳米颗粒... 详细信息

Pt/C是目前被广泛商业化应用的氧化还原催化剂,因此对于Pt/C材料的研究仍具有较高的现实意义。介绍了采用溶胶-凝胶法制备Pt/C纳米催化剂的方法和基本原理,使用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行分析,利用透射电镜(TEM)对Pt纳米颗粒的形貌、粒径和晶面间距进行了研究,使用能量散射X射线谱(EDS)分析了样品的成分,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面的元素组成和化学价态。从实验结果看,使用溶胶-凝胶法所制备的Pt/C纳米材料,具有粒径小(平均粒径2.85nm),分布均匀,分散度高和表面含有较多吸附羟基氧物种等特点。合成路线具有反应条件容易控制,过程简单和生产成本低等优点。

关键词：贵金属溶胶-凝胶法 Pt/C纳米材料材料制备

溶胶凝胶法制备SnO：Ti薄膜的光电性能研究

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光电子·激光 2024年

作者：王玉新李燕鑫黄彩霞赵莉辽宁师范大学物理与电子技术学院

为了克服二氧化锡(stannic oxide，SnO2)薄膜材料电导率低、透过率有限的缺点，通过掺杂改性的方式得到光电性能更佳的SnO2薄膜。以无水乙醇作为溶剂采用溶胶-凝胶法(soliquid-gelatum，sol-gel)制备出了Ti掺杂分别为0 at%、3 at%、5 at... 详细信息

为了克服二氧化锡(stannic oxide，SnO2)薄膜材料电导率低、透过率有限的缺点，通过掺杂改性的方式得到光电性能更佳的SnO2薄膜。以无水乙醇作为溶剂采用溶胶-凝胶法(soliquid-gelatum，sol-gel)制备出了Ti掺杂分别为0 at%、3 at%、5 at%、7 at%、9 at%的SnO2薄膜。并利用X射线衍射仪(X-ray diffraction，XRD)、 X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy，XPS)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)，原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)，紫外-可见(ultraviolet-visible，UV-Vis)分光光度计和霍尔效应测试仪对Ti掺杂的SnO2薄膜的结构、形貌和光电性能进行研究。结果表明，除Ti掺杂量为9 at%以外，其余样品透过率都达到90%以上，光学带隙值随着掺杂浓度的升高呈现先减小后增大的趋势。另外，Ti掺杂使SnO2薄膜的电阻率降低，其中当Ti掺杂量为3 at%时，其样品品质因数最高可达到14.45×10-3Ω-1。

关键词： SnO 薄膜 Ti掺杂溶胶-凝胶法光电性能

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溶胶-凝胶法合成二氧化锰研究进展

应用化工 2022年第S1期51卷 224-228页

作者：王若愚王艺朴侯岳陈昱麟韩峰中国地质大学(北京)非金属矿物和固废资源材料化利用北京市重点实验室矿物材料国家专业实验室材料科学与工程学院北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

总结了溶胶-凝胶法制备二氧化锰的研究进展。反应由高锰酸盐或二价锰盐的氧化-还原反应实现,反应物的选择、反应物浓度、投料比、反应温度、pH值、陈化时间、焙烧温度、添加剂因素都可能对二氧化锰产品的晶型结构产生影响。

关键词：溶胶-凝胶法二氧化锰富马酸葡萄糖柠檬酸

铝源和pH值对溶胶-凝胶法制备α-AlO粉体的影响

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武汉科技大学学报 2024年

作者：高丽娜韩兵强肖志兵张锦化魏佳炜鄢文武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室浙江兰欣新材料有限公司洛阳理工学院

本文以硫酸铝、硝酸铝和氨水为原料，通过溶胶-凝胶法制备了形貌规则的α-Al2O3粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)系统地研究了不同铝盐质量比和溶液的pH值... 详细信息

本文以硫酸铝、硝酸铝和氨水为原料，通过溶胶-凝胶法制备了形貌规则的α-Al2O3粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)系统地研究了不同铝盐质量比和溶液的pH值对氧化铝粉体物相组成、形貌和分散性的影响。结果表明，通过调节硝酸铝和硫酸铝的质量比可以改变α-Al2O3粉体的分散性和形貌。其中，硫酸根离子的加入使得氢氧化铝前驱体转变为勃姆石相，且制得的α-Al2O3粉体形貌规则。随着pH值的升高，前驱体物相由无定形氢氧化铝经勃姆石相转变为拜耳石相，且制得的α-Al2O3粉体团聚严重。当硝酸铝和硫酸铝的质量分数分别为75%和25%，溶液pH值为7时，前驱体在1200 ℃下加热2 h，能够制得分散性良好、形貌规则的α-Al2O3粉体。

关键词： α-Al O 溶胶-凝胶法显微结构粒径分布

溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜的性能影响研究

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溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜的性能影响研究

作者：王近江苏科技大学

学位级别：硕士

铜锌锡硫(CuZnSnS,CZTS)薄膜具有光吸收系数高、组成元素丰富而且无毒的优点,其禁带宽度与太阳能电池所需最佳禁带宽度匹配。因此,铜锌锡硫薄膜是具有研究潜力的电池器件吸收层材料。本文采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫薄膜,具体分析... 详细信息

铜锌锡硫(CuZnSnS,CZTS)薄膜具有光吸收系数高、组成元素丰富而且无毒的优点,其禁带宽度与太阳能电池所需最佳禁带宽度匹配。因此,铜锌锡硫薄膜是具有研究潜力的电池器件吸收层材料。本文采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫薄膜,具体分析前驱体溶液浓度、稳定剂三乙醇胺含量、烧结温度等参数对铜锌锡硫薄膜的性能影响,研究不同条件下所制备CZTS薄膜的物相结构、表面形貌、元素成分及物理性能。此外,本文还研究了退火工艺参数对CZTS薄膜的影响规律,主要结果如下:(1)以原子摩尔比Cu:Zn:Sn:S=2:1:1:4配制五种不同CZTS浓度前驱体溶液。其中,0.5mol/L前驱体溶液陈化后未形成溶胶,0.1mol/L前驱体溶液所制备薄膜的厚度偏小,在多次重复旋涂工艺中制备效率低。0.3mol/L前驱体溶液所制备样品的结晶性优于0.2mol/L和0.4mol/L前驱体溶液制备的样品,且S元素流失较少,并且0.3mol/L前驱体溶液所制备样品的禁带宽度更接近理论值。(2)本文研究不同含量三乙醇胺稳定剂对CZTS薄膜的影响规律。稳定剂含量过多会影响溶胶中金属醇盐阴离子浓度,改变了薄膜元素成分与结晶性质,薄膜生成硫化物二次相。添加1m L、1.5m L三乙醇胺所制备样品的结晶取向相似,两组样品的成分比例接近。但添加1.5m L三乙醇胺所制备的薄膜晶粒尺寸更大,结晶程度更好。(3)本文在240℃、260℃、280℃、300℃对CZTS薄膜进行烧结处理。当烧结温度过低时,CZTS湿凝胶前驱体薄膜中的金属络合物未能完全分解,反应生成CZTS晶粒少,所以在240℃烧结下所制备的薄膜结晶程度低,在260℃烧结下所制备薄膜热分解程度不够,晶粒尺寸偏小。当烧结温度达到280℃时,所制备薄膜的CuZnSnS相衍射峰强最高,薄膜中有致密的晶粒分布,且组分比更接近原设计比。薄膜在300℃下烧结时,络合物分解出的二元硫化物发生氧化,影响薄膜的结晶质量与元素成分比。(4)研究退火工艺对CZTS薄膜性能影响,并设置S/Metal=1.5和贫铜富锌成分比。真空退火和0.5g硫粉下硫化退火后薄膜中S元素仍有流失,且Cu元素存在流失。在0.5g硫粉下硫化退火后薄膜的Cu与S流失严重,导致形成氧化物相。1g硫粉下硫化退火解决了S缺乏问题,但薄膜在500℃下硫化退火未达到再结晶温度,薄膜中的晶粒呈棒条状分布,薄膜结晶程度弱,且光吸收值不到1。而在540℃和560℃硫化退火后薄膜的结晶度高,禁带宽度更接近CZTS薄膜的带宽理论值。

关键词：溶胶-凝胶法铜锌锡硫表面形貌元素成分物理性能