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弹性聚合物固态电解质界面膜保护金属锂负极

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2187-2196页

作者：卢微王子豪赵安顺于明希杜米赵雪张文静刘梅冯明吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室吉林师范大学信息技术学院吉林师范大学物理学院

固态电解质界面膜（SEI）的性质直接影响着锂金属电池中金属锂负极的稳定性。本文通过原位紫外光聚合方法构筑了弹性聚合物人工固态电解质界面膜（EP-SEI）保护的金属锂负极。这种EP-SEI具有优异的均匀性、稳定性和弹性，在电池循环中... 详细信息

固态电解质界面膜（SEI）的性质直接影响着锂金属电池中金属锂负极的稳定性。本文通过原位紫外光聚合方法构筑了弹性聚合物人工固态电解质界面膜（EP-SEI）保护的金属锂负极。这种EP-SEI具有优异的均匀性、稳定性和弹性，在电池循环中促进锂离子均匀沉积。这些特性可以抑制锂枝晶的生成，缓冲金属锂负极在循环时的体积变化，有效保护金属锂负极。这种EP-SEI保护的金属锂负极组装的LFP||Li电池和NCM811||Li电池在0.5 C倍率下的最高容量分别可达到164.1 m A·h·g-1和187.1 m A·h·g-1，并稳定循环500圈。

关键词：人工固态电解质界面金属锂负极锂金属电池聚合物高弹性

基于DMD的无掩模光刻图形精准性优化方法(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 398-408页

作者：刘华黄龙刘雨晴东北师范大学物理学院先进光电功能材料研究中心紫外发射材料与技术教育部重点实验室国家实验物理教育示范中心吉林长春130024

基于数字微镜器件(DMD)的无掩模光刻技术作为一种新兴技术在光刻领域备受关注,该技术利用DMD实现光刻掩模的数字化控制,为微纳米加工和快速原型制作提供了一种全新的解决方案。然而,在DMD无掩模光刻技术中还存在着一些问题,如投影畸变... 详细信息

基于数字微镜器件(DMD)的无掩模光刻技术作为一种新兴技术在光刻领域备受关注,该技术利用DMD实现光刻掩模的数字化控制,为微纳米加工和快速原型制作提供了一种全新的解决方案。然而,在DMD无掩模光刻技术中还存在着一些问题,如投影畸变、像素化效应和邻近效应等,这些问题严重影响了光刻图形的精准性。本课题组基于多年的工作基础,全面分析了影响光刻图形质量的因素,并系统总结了几种提高光刻图案精准性的方法,包括数字掩模补偿法、像素叠加优化方法和飞秒局部修饰技术等。基于这些方法的相互配合,本课题组将投影畸变由37.7μm降低至1.7μm,将像素化效应降低为原来的1/6,将邻近效应造成的局部形变尺寸减小为1μm左右,制备出了高精准性的光刻图形。

关键词：投影光刻数字微镜器件光刻质量飞秒激光

基于电化学聚合卟啉空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

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基于电化学聚合卟啉空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：刘子嫣李爱军王晓峰吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室

空穴传输层是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,对器件性能起着至关重要的影响。卟啉衍生物以其独特的光吸收和电荷传输能力,在光伏领域展现出了广泛的应用前景,尤其突显了其作为钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的巨大潜力。本研究介绍了... 详细信息

空穴传输层是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,对器件性能起着至关重要的影响。卟啉衍生物以其独特的光吸收和电荷传输能力,在光伏领域展现出了广泛的应用前景,尤其突显了其作为钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的巨大潜力。本研究介绍了一种通过电化学聚合方法沉积三种不同中心金属的卟啉薄膜,用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层。这些聚合薄膜表现出出色的热稳定性,尤其以镍为中心金属的卟啉薄膜显著提高了器件的能量转换效率,这得益于其优化的能级排列和良好的接触特性。值得注意的是,采用这种方法制备的器件展现出卓越的长期稳定性,在环境条件下存储2200小时后,仍然保持88%的初始效率。这一优异性能彰显了卟啉基材料在光伏应用中的巨大潜力,并表明电化学聚合在高效、稳定的钙钛矿太阳能电池的发展中将发挥重要作用。

关键词：钙钛矿太阳能电池空穴传输层电化学聚合卟啉衍生物

动力学视角：天然叶绿素衍生的二联体在光催化制氢中的应用

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动力学视角：天然叶绿素衍生的二联体在光催化制氢中的应用

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：郑天放王晓峰新型电池物理与技术教育部重点实验室吉林大学物理学院

氢气,作为清洁高效的能源载体,其制备技术在能源转型中占据核心地位。本研究采用染料敏化策略,将传统无机半导体光催化剂TiO的光吸收范围拓宽至了可见光范围,显著提升了其光催化制氢能力。研究聚焦于天然叶绿素衍生二联体作为光敏化剂,... 详细信息

氢气,作为清洁高效的能源载体,其制备技术在能源转型中占据核心地位。本研究采用染料敏化策略,将传统无机半导体光催化剂TiO的光吸收范围拓宽至了可见光范围,显著提升了其光催化制氢能力。研究聚焦于天然叶绿素衍生二联体作为光敏化剂,深入探讨了其在光催化产氢反应中的动力学过程,旨在通过解析光生载流子的生成、分离和转移机制,优化TiO基光催化剂的性能。我们成功合成了叶绿素基二联体光敏剂Chl-PPa、Chl-Por和Chl-BPPa,并将其应用于Pt/TiO光催化剂的敏化处理,构建了高效的复合光催化系统。利用瞬态吸收和瞬态荧光光谱等表征技术,对光敏剂在光催化过程中的动力学特性进行了分析。结果揭示,Chl-PPa二联体在光生载流子的产生能力、激发态寿命、电荷转移等方面表现卓越。具体表现在Chl-PPa具有最高的光生载流子产生能力、适中的激发态寿命、最低的电荷复合倾向和最长的电荷转移寿命,这些优势共同促成了其在光催化产氢反应中的优异活性。实验结果显示,Chl-PPa敏化的Pt/TiO光催化剂在可见光照射下,实现了5.36 mmol g h的氢气生成速率,明显优于其他敏化样品。此外,本研究还对光敏剂的稳定性和批次间一致性进行了评估,证实了其在多次循环实验中保持超过90%的光催化活性,以及良好的批次重复性。这些发现不仅为理解光敏剂在光催化过程中的动力学行为提供了深刻见解,而且为设计和开发新型高效光催化剂提供了重要的指导。

关键词：叶绿素衍生二联体光敏化剂动力学分析光催化制氢

Chl@Cu2O/Ti3C2Tx有机-无机异质结结构高效光催化制氢

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Chl@Cu2O/Ti3C2Tx有机-无机异质结结构高效光催化制氢

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：李元林刘艳香郑天放李爱军王晓峰吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室

利用取之不尽、用之不竭的太阳能驱动的光催化制氢反应（HER）产生氢能这一可持续清洁能源,以解决化石燃料引起的温室气体排放等问题,被认为是一种可行的策略。然而,由于所采用的单一半导体材料的光捕获能力不足和电荷分离效率低,光催化... 详细信息

利用取之不尽、用之不竭的太阳能驱动的光催化制氢反应（HER）产生氢能这一可持续清洁能源,以解决化石燃料引起的温室气体排放等问题,被认为是一种可行的策略。然而,由于所采用的单一半导体材料的光捕获能力不足和电荷分离效率低,光催化HER的效率不高。因此,实现快速高效的光催化HER仍然是一项巨大的挑战。本研究采用分步沉积工艺,设计了一种新型有机-无机异质结结构的三元Chl@CuO/TiCT光催化剂,用于将太阳能高效转化为氢气。结果表明,与单一Chl@TiCT和CuO/TiCT相比,Chl@CuO/TiCT有机无机异质结光催化剂的HER光催化活性显著提高。与Chl@TiCT和CuO/TiCT相比,Chl@CuO/TiCT光催化性能的提高归功于Chl@CuO/TiCT中Chl-CuO有机-无机异质结结构的构建,该结构扩展了Chl@CuO/TiCT复合材料的光谱吸收范围,显著提高了光生载流子在Chl@CuO/TiCT复合材料中的分离效率。

关键词：叶绿素 Cu2O Ti3C2Tx MXene

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钾掺杂对CZTSSe太阳能电池性能的影响

钾掺杂对CZTSSe太阳能电池性能的影响

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：孙小菲姚斌李永峰丁战辉吉林大学新型电池物理与技术教育部重点实验室吉林大学物理学院

钾掺杂可以提高CZTSSe太阳能电池的吸收层晶体质量,还可以改善相关缺陷,有利于电池效率的提升。本工作采用溶液法制备CZTS前驱体层,即通过在空气中旋涂不同掺钾浓度的CZTS(K)溶液,并采用不同的硒化温度,提升电池效率,得到最佳的钾掺杂... 详细信息

钾掺杂可以提高CZTSSe太阳能电池的吸收层晶体质量,还可以改善相关缺陷,有利于电池效率的提升。本工作采用溶液法制备CZTS前驱体层,即通过在空气中旋涂不同掺钾浓度的CZTS(K)溶液,并采用不同的硒化温度,提升电池效率,得到最佳的钾掺杂浓度和对应的硒化温度。对比了K/Cu=0、1、5、10%的掺杂浓度,以及550、530、520℃的硒化温度,最终发现10%-520℃时,制备的CZTSSe太阳能电池效率最高(如图1、2示)。通过对吸收层薄膜的形貌、结晶性、带隙和电阻率等的分析,解释了钾掺杂使电池效率提升的原因。该策略为优化钾掺杂CZTSSe太阳能电池实验条件以提升电池转换效率提供了一种简单且合理的设计方法。

关键词：铜锌锡硫硒硒化温度光电转换效率

Cd非均匀掺杂CZTSSe对太阳电池性能的影响

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Cd非均匀掺杂CZTSSe对太阳电池性能的影响

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：李梦歌姚斌李永峰丁战辉吉林大学新型电池物理与技术教育部重点实验室吉林大学物理学院

在CuZnSn(SSe) （CZTSSe）薄膜太阳能电池中,吸收层的质量问题以及界面复合问题是限制电池效率提升的主要原因。因此,我们构思了一种梯度带隙,即通过Cd掺杂在前驱体薄膜的中间来获得V型的梯度带隙,文献报道Cd掺杂能够明显使导带底的下... 详细信息

在CuZnSn(SSe) （CZTSSe）薄膜太阳能电池中,吸收层的质量问题以及界面复合问题是限制电池效率提升的主要原因。因此,我们构思了一种梯度带隙,即通过Cd掺杂在前驱体薄膜的中间来获得V型的梯度带隙,文献报道Cd掺杂能够明显使导带底的下移以及轻微的价带上移。这种中间窄带隙结构不仅可以增强吸收层薄膜光生载流子收集,而且在Mo背表面较宽的带隙也可以为光生载流子的收集提供良好的背电场,抑制光生电子向背界面进行扩散,进而减少界面复合;Cd掺杂CZTSSe薄膜能够有效的抑制吸收层中有害的深能级缺陷和缺陷簇的产生;同时较大的前表面带隙能够减小p-n结界面处载流子的复合。本工作探究了不同Cd掺杂浓度以及硒化温度下均匀掺杂Cd和非均匀掺杂Cd对太阳电池性能的影响,最终CZTSSe太阳电池的效率从8.88%提高到了10.63%。此外,我们对Cd掺杂以后电池的稳定性进行了探究,我们发现非均匀Cd掺杂电池的稳定性较好,经过在空气放置30天后效率从10.28%提升到了10.94%。通过定量分析,电池效率的提高主要是归因于填充因子（FF）的提高,其次是开路电压(V)和短路电流(J)的提高,然而,FF的增加主要归因于品质因子（A）和反向饱和电流密度（J）的降低以及并联电阻(R)的增大。我们通过对不同硒化温度下非均匀掺杂Cd的吸收层薄膜进行EDS线扫描,采用不同激发波长的拉曼光谱测试和光致发光谱测试,进一步探究了Cd均匀和非均匀掺杂CZTSSe薄膜对太阳电池性能的影响。

关键词：梯度带隙非均匀Cd掺杂均匀Cd掺杂背电场稳定性

利用背接触修饰与Ag掺杂的协同作用提升铜锌锡硫硒太阳能电池的性能

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利用背接触修饰与Ag掺杂的协同作用提升铜锌锡硫硒太阳能电池的性...

第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：王春凯姚斌李永峰丁战辉吉林大学新型电池物理与技术教育部重点实验室吉林大学物理学院

发生在CuZnSn（S,Se）（CZTSSe）吸收层体内以及CZTSSe/MoSe背界面处的载流子复合问题是抑制CZTSSe太阳能电池性能进一步提升的主要原因之一。在本工作中,我们通过使用V掺杂的Mo薄膜（Mo:V）代替传统的Mo作为背电极,并对CZTSSe吸收层进... 详细信息

发生在CuZnSn（S,Se）（CZTSSe）吸收层体内以及CZTSSe/MoSe背界面处的载流子复合问题是抑制CZTSSe太阳能电池性能进一步提升的主要原因之一。在本工作中,我们通过使用V掺杂的Mo薄膜（Mo:V）代替传统的Mo作为背电极,并对CZTSSe吸收层进行Ag掺杂（ACZTSSe）,制备了ACZTSSe太阳能电池。研究发现:在硒化后吸收层与Mo:V之间会自发地原位生成一层V掺杂的MoSe （MoSe:V）背界面层,即传统的Mo/n-MoSe背接触被修饰为Mo:V/p-MoSe:V背接触,从而在p-MoSe:V与ACZTSSe之间形成一个从ACZTSSe指向p-MoSe:V方向的背表面钝化电场（BSPF）。吸收层中掺Ag与背接触修饰这二者相结合后,不仅对抑制载流子的复合、降低串联电阻（R）和增加并联电阻(R)具有协同作用,还同时提高了吸收层与背界面的质量,从而使得太阳能电池的PCE从8.61%提升到10.98%。这一提升大于单独Ag掺杂导致的PCE的提升（8.61%～9.66%）以及单独背接触修饰导致的PCE的提升（8.61%～9.63%）之和。我们通过进一步的探究发现Ag掺杂与背接触修饰之间的协同作用主要来自于BSPF场强的进一步增强以及背界面空穴势垒高度的进一步降低。前者是由Ag掺杂后吸收层的功函数（W）降低以及V掺杂后MoSe:V的W增大,导致MoSe:V与吸收层之间的W之差增大所导致的。后者是由Ag掺杂后吸收层的价带最大值下移所导致的。

关键词： Ag掺杂铜锌锡硫硒 V掺杂 MoSe2 背表面钝化电场

WO_(3)/Pt和NiO电极电致变色器件的性能

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材料研究学报 2024年第8期38卷 569-575页

作者：郝子恒郑刘梦晗张妮蒋恩桐王国政杨继凯微光夜视技术重点实验室西安710065 长春理工大学物理学院长春130022

将水热法和电沉积相结合制备WO_(3)/Pt复合薄膜并表征其组成、微结构和性能,将其作为阴极制做了WO_(3)/Pt-NiO电致变色器件并测试其性能。结果表明,WO_(3)/Pt-NiO电致变色器件具有较为迅速的时间响应(着色/褪色的为29.62/18.84 s)和适... 详细信息

将水热法和电沉积相结合制备WO_(3)/Pt复合薄膜并表征其组成、微结构和性能,将其作为阴极制做了WO_(3)/Pt-NiO电致变色器件并测试其性能。结果表明,WO_(3)/Pt-NiO电致变色器件具有较为迅速的时间响应(着色/褪色的为29.62/18.84 s)和适当的光调制范围(630 nm处为47%)。这种WO_(3)/Pt-NiO电致变色器件,具有大光调制、高着色效率和高开关速度等性能。

关键词：复合材料变色性能电致变色 WO_(3)/Pt复合薄膜