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钙钛矿太阳能电池高性能空穴传输界面材料

钙钛矿太阳能电池高性能空穴传输界面材料

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：胡新豫朱何龙张德重秦川江中国科学院长春应用化学研究所

近年来金属卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率取得了快速进步。但由于受到界面因素的限制,如界面缺陷、能级结构失配和非紧密界面接触等,器件的开路电压仍有较大的提升空间。针对此问题,我们开展了系列界面功能材料开发的工作。基... 详细信息

近年来金属卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率取得了快速进步。但由于受到界面因素的限制,如界面缺陷、能级结构失配和非紧密界面接触等,器件的开路电压仍有较大的提升空间。针对此问题,我们开展了系列界面功能材料开发的工作。基于正置结构器件,开发了多功能螺二芴膦酯分子作为空穴传输界面接触材料。分子中的螺二芴结构与空穴传输层spiro-OMeTAD分子紧密接触并构建激基复合物界面,通过复合物中给受体相互作用促进空穴提取;功能分子还通过携带的膦酯功能基团有效钝化钙钛矿表面缺陷,并优化界面能级对齐。最终基于1.61 eV钙钛矿实现了1.26 V的高开路电压,达到了理论极限的95%。基于倒置结构宽带隙半透明器件,我们开发了更为匹配的自组装空穴选择材料。通过利用I取代的2PACz分子作为埋底界面空穴选择材料,大幅提高功函改善空穴传输界面能级对齐,并通过与卤素离子之间的卤卤键优化钙钛矿结晶行为并释放晶体应力。基于FAPbBr钙钛矿的器件效率首次突破11%,面积为12.25 cm的半透明模组效率超过6%。

关键词：界面材料激基复合物空穴传输开路电压半透明模组

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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仿生多尺度超浸润界面材料

物理学报 2016年第18期65卷 56-78页

作者：王鹏伟刘明杰江雷北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面材料科学与技术教育部重点实验室北京100191 中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心北京100190

仿生多尺度超浸润界面材料是20世纪90年代末以来迅速发展起来的一类新型功能材料,该研究领域突出的特点是基础研究和应用研究密切结合、仿生理念与材料制备技术密切结合.近年来,研究人员围绕仿生多尺度超浸润界面材料的构筑与应用中的... 详细信息

仿生多尺度超浸润界面材料是20世纪90年代末以来迅速发展起来的一类新型功能材料,该研究领域突出的特点是基础研究和应用研究密切结合、仿生理念与材料制备技术密切结合.近年来,研究人员围绕仿生多尺度超浸润界面材料的构筑与应用中的若干关键科学问题开展了深入研究,取得了一系列有特色、有创新意义的研究成果,开发出了一系列的材料制备新方法和新技术.本文首先介绍仿生多尺度超浸润界面材料的发展历程和固体表面浸润性的理论基础;然后讨论对自然界中具有特殊浸润性能的功能表面的原理揭示和仿生设计;对仿生多尺度超浸润界面材料的典型应用领域,例如自清洁、集水、防冰、油水分离以及化学反应等进行了总结;最后对仿生多尺度超浸润界面材料的发展前景进行了讨论.

关键词：仿生多尺度结构固体表面浸润性界面材料

低迁移绝缘导热硅脂界面材料的制备及其性能研究

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材料导报 2021年第20期35卷 20176-20182,20189页

作者：陈冉冉郭成陈砚朋孙敬文齐会民上海卫星装备研究所上海200240 华东理工大学特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海200237

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料。通过不同粒径... 详细信息

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料。通过不同粒径填料的粒径复配、发挥不同形貌填料的协同作用、填料表面改性等,导热硅脂的导热性能可达2.51 W/(m·K),其体积电阻为3.1×10^(15)Ω·cm,击穿电压为10.1 kV·mm^(-1)。对以自制改性硅油为基体制得的导热硅脂进行迁移性能测试,同时对基体硅油进行表面张力和接触角测试,结果表明,导热硅脂的迁移特性与基础油在迁移测试板上的接触角具有相关性。通过引入长支链增加硅油分子链缠结、改善基础油在涂覆面上的接触角,可有效降低导热硅脂的迁移。

关键词：导热硅脂界面材料绝缘性能低迁移

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仿生超浸润界面材料与界面化学

科学通报 2022年第32期67卷 3753-3765页

作者：罗显峰张锡奇江雷中国科学院理化技术研究所北京100190

界面浸润性是材料科学的根本问题之一,浸润性调控的研究无论在探索新知识,还是创造新应用方面都有重要意义.在过去20余年里,江雷团队通过向自然学习,总结了超浸润现象的3条基本原理:(1)静态浸润性决定于纳米结构和表面能的协同效应;(2)... 详细信息

界面浸润性是材料科学的根本问题之一,浸润性调控的研究无论在探索新知识,还是创造新应用方面都有重要意义.在过去20余年里,江雷团队通过向自然学习,总结了超浸润现象的3条基本原理:(1)静态浸润性决定于纳米结构和表面能的协同效应;(2)表面超亲超疏在纳米结构上的转变点为液体亲疏界限;(3)化学组成梯度、粗糙梯度、曲率梯度等调控流体输运的方向.基于这些原理,进一步将超浸润界面材料体系扩展到界面化学.江雷团队建立了包括64个组合方案的超浸润界面材料体系,并拓展到不同压力和温度范围的各种液体体系,引领并推动了该领域在全球的发展.本文介绍了超浸润界面的设计与液/气/固三相界面浸润的新规律,若干超浸润界面材料体系在环境、农业、健康、材料、能源等领域的应用,以及近期关于量子限域超流领域的研究和应用前景.

关键词：仿生超浸润性界面材料界面化学量子限域超流

Bi- In- Sn- Sb四元合金界面材料的热性能

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华南理工大学学报（自然科学版） 2018年第11期46卷 39-46页

作者：李静陈旭阳雷汝白张定樊春雷华南理工大学化学与化工学院广东广州510640 华南理工大学珠海现代产业创新研究院广东珠海519175

合金界面材料凭借优异的接触热阻消除率被广泛应用于电子工业,用以提高材料接触面之间的热传导性能.文中通过在Bi-In-Sn三元合金中添加微量膨胀金属粒子Sb并于700℃下在管式炉中熔融,制备了一种新的Bi-In-Sn-Sb四元合金.该合金有较低的... 详细信息

合金界面材料凭借优异的接触热阻消除率被广泛应用于电子工业,用以提高材料接触面之间的热传导性能.文中通过在Bi-In-Sn三元合金中添加微量膨胀金属粒子Sb并于700℃下在管式炉中熔融,制备了一种新的Bi-In-Sn-Sb四元合金.该合金有较低的熔点(约61℃)、较高的导热系数(约23.8 W/(m·K))和极低的接触热阻(约12.3 mm^2·K/W),其对陶瓷基板间界面热阻的消除率可达95.9%,能够极大促进基板之间的热传导.分析其原因,在于Bi-In-Sn-Sb四元合金在相变后体积膨胀率高达88.6%(80℃时),能够有效减少界面之间的空气带隙残留量,改善接触面质量.因此,这种相变膨胀Bi-In-Sn-Sb四元合金最可能成为高性能热界面材料的候选者.

关键词：界面材料 Bi-In-Sn-Sb四元合金相变接触热阻膨胀率

水/醇溶聚合物界面材料在聚合物光电器件中的应用及性能研究

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化学学报 2012年第24期70卷 2489-2495页

作者：张凯管星黄飞曹镛华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室高分子光电材料与器件研究所广州510640

系统研究了系列不同共轭与非共轭水/醇溶聚合物作为界面修饰材料在聚合物发光二极管和聚合物太阳电池中的应用及结构性能关系.研究了界面层厚度,器件金属电极功函对材料界面修饰性能的影响.在此基础上,系统对比研究了共轭与非共轭水/醇... 详细信息

系统研究了系列不同共轭与非共轭水/醇溶聚合物作为界面修饰材料在聚合物发光二极管和聚合物太阳电池中的应用及结构性能关系.研究了界面层厚度,器件金属电极功函对材料界面修饰性能的影响.在此基础上,系统对比研究了共轭与非共轭水/醇溶聚合物界面材料在不同聚合物光电器件中界面修饰性能的差别.内建电势测试与器件研究结果表明,在聚合物发光二极管中,共轭材料表现出明显优于非共轭材料的性能,特别是在超高功函数的金属金电极器件中,共轭的水/醇溶聚合物材料依然表现出很好的电子注入/传输性能;在聚合物太阳电池中,共轭材料的界面修饰性能也优于非共轭类界面修饰材料.

关键词：聚合物发光二极管聚合物太阳电池界面材料水醇溶聚合物

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含有热界面材料的界面热阻模型

工程热物理学报 2013年第4期34卷 746-750页

作者：袁超付星罗小兵华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

界面材料不完全填充固体界面间隙时,界面热阻R_j由两部分组成:界面材料和固体接触处的接触热阻Rc及间隙内的气体热阻Rg。界面热阻R_j难以测量,建立有效模型准确地预测界面热阻十分重要。基于界面化学模型,建立了一个针对填充具有流体性... 详细信息

界面材料不完全填充固体界面间隙时,界面热阻R_j由两部分组成:界面材料和固体接触处的接触热阻Rc及间隙内的气体热阻Rg。界面热阻R_j难以测量,建立有效模型准确地预测界面热阻十分重要。基于界面化学模型,建立了一个针对填充具有流体性质的界面材料的界面热阻模型。比较发现界面热阻模型的预测值比界面化学模型的预测值与实验值更加吻合。分析表明:残留在间隙内的气体热阻Rg在界面材料导热系数k_(TIM)较大时不能忽略;界面热阻Rj随固体界面粗糙度σ的增大而增大,随界面材料导热系数kTIM的减小而增大。

关键词：界面材料界面热阻模型努森数

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仿生功能生物界面材料

武汉理工大学学报 2014年第1期36卷 1-11页

作者：陈文锐卿光焱孙涛垒武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

控制材料表面的化学和物理性质,进而对包括细胞及生物分子在内的生物个体在表面的行为进行操控是生物材料研究的一个重要任务。自然界中的生物系统表现出许多独特的性质,1)自然界中生物材料的优越性与表面的多尺寸微纳米结构有关;2)生... 详细信息

控制材料表面的化学和物理性质,进而对包括细胞及生物分子在内的生物个体在表面的行为进行操控是生物材料研究的一个重要任务。自然界中的生物系统表现出许多独特的性质,1)自然界中生物材料的优越性与表面的多尺寸微纳米结构有关;2)生物系统通常采用多重弱相互作用,如氢键作用、亲疏水效应等来解决生物分子相互作用的问题;3)自然界中的生物分子通常是手性分子并且偏好表现为某一特定的对称构型。总结了以这些特征而设计的带有独特功能的新型生物界面材料,重点阐述了纳米界面材料、智能生物界面材料和手性生物界面材料等。

关键词：界面材料智能手性响应性

界面材料在新型有机太阳能电池中的应用及器件性能研究

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界面材料在新型有机太阳能电池中的应用及器件性能研究

作者：彭奕然湘潭大学

学位级别：硕士

近年来,随着人类社会的发展,人们对能源的需求变得越来越大,传统化石能源开发与使用过程中所产生的污染,使得人类赖以生存的地球变得千疮百孔。因此,人类迫切的需要开发可再生能源以及绿色能源。而随着科学技术不断的进展,新型的有机太... 详细信息

近年来,随着人类社会的发展,人们对能源的需求变得越来越大,传统化石能源开发与使用过程中所产生的污染,使得人类赖以生存的地球变得千疮百孔。因此,人类迫切的需要开发可再生能源以及绿色能源。而随着科学技术不断的进展,新型的有机太阳能电池逐渐出现在了人们的视野之中。有机太阳能电池(OPV)被视为新型太阳能电池中的杰出代表,在近年来,国内外大量的科研课题组对该领域进行了大量的应用及理论上的研究。通过对有机太阳能电池器件和机理的研究,科研人员们力求在该领域有所突破,同时推进有机太阳能电池的工业化进程。其中,除了器件效率的问题,器件的稳定性是推进其产业化中亟需解决的问题。而大量的研究表明:界面层的作用不止会对器件的效率产生影响,也会直接给器件带来稳定性上的影响。因此,详细的进行界面层的理论研究,同时进行材料及器件应用方面的研究会给有机太阳能电池的发展带来巨大的契机。本论文主要围绕界面层对于新型有机太阳能器件应用以及功能展开。首先,界面层在激子的分离和载流子的传输上有着重要的意义,通过对器件界面过程的详细研究,可以帮助我们很好的理解器件界面过程的机理以及意义,为之后的实验提供理论上的支持。其次,在理论指导的基础上对器件进行界面修饰,通过对界面层的优化表征制备出高性能的有机太阳能电池器件,详细内容如下:1.引入金属氧化物MoO3作为阳极界面修饰材料,通过真空热蒸发蒸镀的方法获得Mo03薄膜并制备相应的正向器件,通过对该界面层厚度的优化达到提高空穴传输性能的目的,相对于无阳极界面层修饰的器件,转换效率PCE由1.81%提高到 6.09%。2.通过使用非共轭高聚物材料PEIE对器件进行阴极修饰,同时根据1中所掌握的实验基础采用MoO3薄膜对器件进行阳极修饰。以此为基础制备的反向结构的器件通过优化获得了 9.07%的高效率。同时,相比于传统结构的正向器件,该反向器件在稳定性上也获得了一定的提升。3.通过物理和化学方法对ITO基底进行预处理,并在此基础上制备了无空穴传输层器件,器件效率达到了 8.47%,接近于以PEDOT:PSS为空穴传输层有机OPV器件。

关键词：有机太阳能电池界面修饰界面材料