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钠掺杂及紫外处理对CZTSSe电池性能的影响

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钠掺杂及紫外处理对CZTSSe电池性能的影响

锂离子电池钠掺杂LiFePO_4正极材料的电化学性能

第二届全国太阳能电池材料与器件大会

作者：斯琴勒图辛文晶栾红梅刘瑞建王磊王一鸣赵晨希李姝雨朱成军内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古自治区高校半导体光伏技术重点实验室

Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)薄膜化学稳定、吸光系数高(104 cm-1)、光学带隙可调(1.0～1.5 eV),元素成分无毒且在地壳中储量丰富,是无机薄膜太阳电池的理想吸收层材料,极具开发潜力。近年来,基于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂制备的CZTSSe太阳能... 详细信息

Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)薄膜化学稳定、吸光系数高(104 cm-1)、光学带隙可调(1.0～1.5 eV),元素成分无毒且在地壳中储量丰富,是无机薄膜太阳电池的理想吸收层材料,极具开发潜力。近年来,基于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂制备的CZTSSe太阳能电池光电转换效率提升显著[1],[2],引起众多研究者关注。本实验选用DMF溶剂制备前驱体溶液并加入适量NaCl,经旋涂硒化等过程得到含钠的CZTSSe薄膜并组装成太阳能电池器件。如图1(a)所示,吸收层中掺入Na+能大幅提升CZTSSe电池的开路电压(VOC)和填充因子(FF)。进一步分析表明,Na元素会富集在CZTSSe晶界处,钝化界面缺陷,促进CZTSSe晶粒生长,提高薄膜表面平整度,降低晶界处光生载流子复合,从而增大电池光电转换效率。CdS/CZTSSe界面问题是影响电池性能的另一个重要因素,本研究提出,在CZTSSe表面沉积CdS后利用紫外光照射来改善CdS/CZTSSe界面接触,提高界面质量。从图1中可以看出,紫外光照射处理后的CZTSSe电池在可见光波段的光利用率显著提高,短路电流密度增大,结合表1不难发现,理想因子A和反向饱和电流密度J0均有所下降,证明CdS/CZTSSe界面处的光生载流子复合减弱。本研究表明,Na掺杂并辅助紫外光处理可显著提升吸收层晶体及界面质量,增大CZTSSe电池光电转换效率。如表1所示,电池效率由8.07%提高到10.69%,增幅接近33%。此外,DMF体系制备的CZTSSe太阳能电池具有非常高的稳定性,长时间重复测试发现电池性能几乎无衰减。

关键词： CTZSSe DMF体系钠掺杂紫外光处理

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有色金属工程 2015年第4期5卷 21-24页

作者：房子魁武金珠李紫宇邓丽朱彦荣伊廷锋安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002

利用高温固相法制备Li1-xNaxFePO4(x=0,0.05,0.10,0.20)正极材料,并进行电化学性能测试。结果表明,Li0.95Na0.05FePO4材料表现出最好的电化学性能,在0.1C充放电时首次放电容量为107.6mA·h/g,循环20次后的放电容量为109.3mA·h/g,容量... 详细信息

利用高温固相法制备Li1-xNaxFePO4(x=0,0.05,0.10,0.20)正极材料,并进行电化学性能测试。结果表明,Li0.95Na0.05FePO4材料表现出最好的电化学性能,在0.1C充放电时首次放电容量为107.6mA·h/g,循环20次后的放电容量为109.3mA·h/g,容量保留率几乎100%。在0.5C、1.0C和2.0C不同倍率下放电,容量保持率分别为80.22%、97.36%和91.90%。与纯LiFePO4相比,Li0.95Na0.05FePO4材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。

关键词：锂离子电池 LiFePO4 钠掺杂电化学性能

第二步沉积速率和钠掺杂对低温生长铜铟镓硒薄膜结构及电阻率的影响

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机械工程材料 2016年第1期40卷 6-9,15页

作者：林璠孔慧上海电机学院数理教学部上海200240 上海太阳能科技有限公司上海200241

首先采用热蒸发法在镀钼的PI衬底上沉积NaF薄膜,然后采用低温三步共蒸法在有无沉积NaF的PI衬底上沉积铜铟镓硒(CIGSe)薄膜,研究了第二步沉积速率和钠掺杂对CIGSe薄膜结构及电阻率的影响。结果表明:随着第二步沉积速率增大,CIGSe薄膜的... 详细信息

首先采用热蒸发法在镀钼的PI衬底上沉积NaF薄膜,然后采用低温三步共蒸法在有无沉积NaF的PI衬底上沉积铜铟镓硒(CIGSe)薄膜,研究了第二步沉积速率和钠掺杂对CIGSe薄膜结构及电阻率的影响。结果表明:随着第二步沉积速率增大,CIGSe薄膜的晶粒尺寸显著增大,(220/204)择优取向生长逐渐增强;随着钠掺杂量增加,CIGSe薄膜的电阻率显著下降,晶粒尺寸逐渐减小,择优取向从(220/204)织构方向转变为(112)织构方向,并出现镓的两相分离现象。

关键词：铜铟镓硒薄膜沉积速率钠掺杂低温生长

锂离子电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能测试

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世界有色金属 2017年第23期42卷 27-29页

作者：王恩通吕梁学院化学化工系山西吕梁033000

锂电池钠掺杂LiFePO_4在电池领域应用繁多,为验证锂电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能,为此提出。锂离子电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能测试。通过锂电池对比实验的方式,选择市场主流的锂电池材料进行对比电化学测试实验。并对实验设备... 详细信息

锂电池钠掺杂LiFePO_4在电池领域应用繁多,为验证锂电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能,为此提出。锂离子电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能测试。通过锂电池对比实验的方式,选择市场主流的锂电池材料进行对比电化学测试实验。并对实验设备、实验环境提出要求,在规定的实验空间,进行锂电池材料的充放电测试、循环性能测试、循环伏安特性测试,以及极化曲线分析。通过对不同电池的各种电化学性能测试结果分析,锂电池钠掺杂LiFePO_4具有良好的电化学性能。

关键词：锂离子电池钠掺杂电化学性能测试

基于钠掺杂后处理方法制备高效率的溶液法CZTSSe太阳能电池

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基于钠掺杂后处理方法制备高效率的溶液法CZTSSe太阳能电池

溶剂热法制备板钛矿型TiO2混晶及其结构和光电性能的研究

第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者：段碧雯郭林宝于晴石将建吴会觉罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所清洁能源实验室

铜锌锡硫硒(CZTSSe)太阳能电池因其材料具有出色的物理性质、并且丰度极大而备受关注。然而目前最高的光电转换效率记录仅为12.6%,远低于与其结构相似的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池(22.9%)。在CIGS太阳能电池的发展过程中,碱金属钠掺杂被... 详细信息

铜锌锡硫硒(CZTSSe)太阳能电池因其材料具有出色的物理性质、并且丰度极大而备受关注。然而目前最高的光电转换效率记录仅为12.6%,远低于与其结构相似的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池(22.9%)。在CIGS太阳能电池的发展过程中,碱金属钠掺杂被证明是一种有效地提升效率的方法。相应地,CZTSSe太阳能电池领域也借鉴此经验进行吸收层钠掺杂的研究,然而对钠与其他元素相互作用的深层机理尚不清晰,掺杂方法也有待改进。在本次工作中,一种简便易行且环境友好的钠掺杂后处理方法被用于制备高质量的CZTSSe吸收层材料。用溶液旋涂法制备好CZTS前驱膜后,在其上表面旋涂NaCl的乙醇/水溶液,随后再进行高温硒化,得到结晶质量好的CZTSSe吸收层。SEM和AFM测试表明钠处理后的CZTSSe晶粒更大更饱满,薄膜表面更加平整。结合XRD的数据可以推测在钠辅助的硒化过程中,更易形成低熔点的助溶剂CuSe,该助溶剂能促进高温硒化时的物质输运,从而有利于改善结晶质量和抑制次生相CuSn(S,Se)的生成。吸收层适量掺杂钠的CZTSSe太阳能电池的最高效率达到11.18%,其平均效率(10.71%)比未处理组(9.45%)高出13%。对器件进行光电学测试表明适量的钠掺杂可降低薄膜体相的缺陷态,扩宽p-n结的耗尽区宽度。此外,本次工作借助SIMS表征了通过NaCl水溶液后处理方法向CZTSSe太阳能电池中掺入钠的动态分布情况。我们提供了一种简易的钠掺杂处理方法并制备了高性能的CZTSSe太阳能电池,这有利于更深入地理解Na元素在CZTSSe太阳能电池的作用。

关键词：薄膜太阳能电池 CZTSSe 钠掺杂

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溶剂热法制备板钛矿型TiO2混晶及其结构和光电性能的研究

作者：庄伯翔中央民族大学

学位级别：硕士

由于二氧化钛具有高效、无毒、成本低、化学和生物稳定性好等优势,二氧化钛已被广泛应用于光伏材料和光降解材料中。在自然界中二氧化钛主要有三种结构:板钛矿、锐钛矿和金红石。板钛矿型TiO2具有优良的光催化性能,但其结构为亚稳态,制... 详细信息

由于二氧化钛具有高效、无毒、成本低、化学和生物稳定性好等优势,二氧化钛已被广泛应用于光伏材料和光降解材料中。在自然界中二氧化钛主要有三种结构:板钛矿、锐钛矿和金红石。板钛矿型TiO2具有优良的光催化性能,但其结构为亚稳态,制备纯相板钛矿TiO2较为困难。研究板钛矿型TiO2的晶体生长和结构相变过程可以为板钛矿TiO2的可控生长提供理论指导;研究板钛矿TiO2的结构相变,有助于理解板钛矿TiO2的晶格动力学过程。本文利用溶剂热法,以钛酸四丁酯作为钛源,草酸为络合剂,在弱碱性条件下以反应时间、反应温度为变量合成了一系列的TiO2混晶。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜研究了板钛矿、锐钛矿、金红石、Na2Ti6O13相的晶体结构和结构相变过程,利用紫外-可见光光谱仪研究了相变过程中的光催化性能。主要结果如下:(1)以反应时间为变量,研究了板钛矿型TiO2的形成机理。XRD结果表明,溶剂热反应3 h形成H2Ti2O5·H2O钛酸水化物;溶剂热反应3.5 h后生成板钛矿型TiO2。TEM实验表明,板钛矿TiO2晶体为板状,晶粒内存在大量层错、位错等缺陷。(2)以烧结温度为变量,研究了钛矿型TiO2混晶的结构相变过程。XRD结果表明,烧结温度从300℃升高到600℃时,混晶由板钛矿和锐钛矿组成,其中板钛矿的比例从64.4%升高到79.7%;600℃样品中析出Na2CO3,说明有样品中含有Na元素。烧结温度为700℃至900℃时,板钛矿含量迅速下降至0。在此过程中,板钛矿与样品中的Na元素于700℃转化成了 Na2Ti6O13;板钛矿于800℃转化成了金红石。(3)利用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜和原子对分布函数研究板钛矿相的晶体结构。结果表明板钛矿型TiO2中的部分Ti原子被Na原子取代,生成新的NaxTi1-xO2(0.2

关键词：二氧化钛板钛矿钠掺杂结构相变光催化性

Na掺杂Li2-xNaxMnSiO4/C正极材料的微波辅助合成与电化学性能

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高等学校化学学报 2019年第6期40卷 1280-1287页

作者：马东玮田润赛刘振江冯源源丁泓宇冯季军济南大学化学化工学院

采用溶胶-凝胶法并辅以微波热处理合成了Na掺杂改性的Li2-xNaxMnSiO4/C(x=0,0.05,0.09,0.13)复合正极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试等对材料进行了表征.结果表明,... 详细信息

采用溶胶-凝胶法并辅以微波热处理合成了Na掺杂改性的Li2-xNaxMnSiO4/C(x=0,0.05,0.09,0.13)复合正极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试等对材料进行了表征.结果表明,经微波辐射后得到的电极材料具有Pmn21型空间结构,其碳层分布均匀,粒径细小均匀,约为15~30nm.在微波辅助原位碳包覆和Na掺杂共同作用下,复合材料的电荷转移电阻明显降低,Li+扩散速率增大,展现出优良的电化学性能.在0.1C倍率下Li1.91Na0.09MnSiO4/C样品首次放电比容量为211mA·h/g,50次循环后仍保持80mA·h/g的可逆容量;0.5C和2.0C倍率下的放电比容量分别为106和53mA·h/g,大电流下的可逆容量明显提高.

关键词：正极材料 Li2MnSiO4 微波辅助合成原位碳包覆钠掺杂

Li_3V_2(PO_4)_3/C和Li_(2.5)Na_(0.5)V_2(PO_4)_3/C的结构和电化学性能的比较研究(英文)

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无机化学学报 2012年第5期28卷 1070-1074页

作者：王文辉陈振宇戴长松纪大龙李佳杰魏杰哈尔滨工业大学化工学院哈尔滨150001 苏州科技学院苏州215009

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)及Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C,并用XRD、循环伏安及交流阻抗等方法,研究了大量Na+掺杂对材料结构和电化学性能影响。结果表明,大量钠离子的掺杂会使LVP结构由单斜向菱方转变。掺杂... 详细信息

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)及Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C,并用XRD、循环伏安及交流阻抗等方法,研究了大量Na+掺杂对材料结构和电化学性能影响。结果表明,大量钠离子的掺杂会使LVP结构由单斜向菱方转变。掺杂化合物Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C在0.5 C充电1 C放电时,首次放电容量为118 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为92.4%,并发现与单斜LVP存在多个放电平台不同,Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C仅在3.7 V处有一个放电平台。

关键词：锂离子电池正极材料磷酸钒锂溶胶凝胶法钠掺杂晶体结构

锶位掺钠对La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3体系晶格结构和磁电特性的影响(英文)

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硅酸盐学报 2007年第9期35卷 1146-1151页

作者：刘宁严国清唐永刚宿州学院材料研究室安徽宿州234000 南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京210093

通过红外光谱和Raman光谱分析了锶(Sr)位掺钠(Na)对La0.67Sr0.33MnO3体系晶格结构的影响。结果表明:由于Na+的半径小于Sr2+的,Na对Sr位替代后使A位平均离子半径减小,导致Mn—O—Mn键长、键角变化,出现了Jahn–Teller效应。另外,通过实... 详细信息

通过红外光谱和Raman光谱分析了锶(Sr)位掺钠(Na)对La0.67Sr0.33MnO3体系晶格结构的影响。结果表明:由于Na+的半径小于Sr2+的,Na对Sr位替代后使A位平均离子半径减小,导致Mn—O—Mn键长、键角变化,出现了Jahn–Teller效应。另外,通过实验和计算得到了体系的磁化强度–温度(magnetization–temperature,M–T)曲线,电阻率–温度(resistivity–temperature,ρ–T)曲线和磁电阻–温度(magnetoresistance–temperature,MR–T)曲线,研究了晶格畸变和双交换作用,发现通过调节Sr位掺Na的摩尔分数获得了室温区的庞磁电阻效应。

关键词：钠掺杂振动模庞磁电阻效应磁电特性