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面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述

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浙江大学学报（工学版） 2021年第8期55卷 1576-1584页

作者：肖黎陈远豪梁昌兴姚建曦重庆理工大学绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室重庆400054 华北电力大学能源安全与清洁利用北京市重点实验室北京102206

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层,金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响.系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求,并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属... 详细信息

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层,金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响.系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求,并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结.针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题,分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展.总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点,探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向.对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望.

关键词：金属氧化物平板结构钙钛矿太阳能电池物理特性电荷传输层薄膜沉积技术

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基于材料微观组织演变的铝合金本构模型研究

冶金与材料 2024年第1期44卷 10-12页

作者：李容容李世康郭宇余长柏袁建东湖州学院智能制造学院浙江湖州313000 湖州学院湖州市绿色能源材料与电池梯次利用重点实验室浙江湖州313000

文章在Gleeble-1500热模拟实验机上通过轴对称等温压缩实验得到6061铝合金的真实应力-应变曲线,研究了该合金高温变形时的流变力学行为。以位错密度、晶粒尺寸及再结晶分数为内变量构建基于材料微观组织变化的6061铝合金流变应力本构模... 详细信息

文章在Gleeble-1500热模拟实验机上通过轴对称等温压缩实验得到6061铝合金的真实应力-应变曲线,研究了该合金高温变形时的流变力学行为。以位错密度、晶粒尺寸及再结晶分数为内变量构建基于材料微观组织变化的6061铝合金流变应力本构模型,通过参数反求方法求解了高温流变应力本构参数。结果显示该模型能够准确描述6061铝合金在热变形过程中发生的加工硬化及动态回复、动态再结晶现象,能够准确预测材料晶粒尺寸变化以及微观组织的再结晶体积分数。

关键词：微观组织本构模型参数反求

PEMFC用抗溺水性功能化Pt/C催化剂的制备及表征

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材料工程 2019年第6期47卷 63-69页

作者：卢璐吴磊史继诚徐洪峰丛涛泉大连交通大学辽宁省新能源电池重点实验室

催化剂的碳载体腐蚀是Pt/C催化剂催化性能下降的重要原因,并且亲水性的催化剂增加了质子交换膜燃料电池氧电极发生水淹的风险。利用过氧化氢对XC-72碳进行氧化预处理,负载Pt后,进一步用水合肼对Pt/C催化剂还原,制备耐蚀性和抗溺水性的P... 详细信息

催化剂的碳载体腐蚀是Pt/C催化剂催化性能下降的重要原因,并且亲水性的催化剂增加了质子交换膜燃料电池氧电极发生水淹的风险。利用过氧化氢对XC-72碳进行氧化预处理,负载Pt后,进一步用水合肼对Pt/C催化剂还原,制备耐蚀性和抗溺水性的Pt/C催化剂。对红外光谱吸收峰进行比较可知,经双氧水处理后,XC-72碳表面的含氧官能团数量增加,其接触角小于未经处理的XC-72碳;进一步用水合肼还原氧化后的XC-72碳,接触角较氧化的XC-72碳增大22.4°,抗溺水性增强。由比表面积测定可知,双氧水处理XC-72碳,比表面积下降,但中孔比例增加,有利于Pt的负载。水合肼还原后的Pt/C催化剂较还原之前的Pt/C催化剂抗溺水性增强,接触角增大6.2°。经2000周次循环伏安扫描,水合肼还原后的Pt/C催化剂电化学比表面损失减小,耐久性提高。

关键词：质子交换膜燃料电池催化剂抗溺水性过氧化氢水合肼

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钙钛矿太阳能电池中S形伏安特性研究

物理学报 2015年第3期64卷 54-59页

作者：石将建卫会云朱立峰许信徐余颛吕松涛吴会觉罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所中科院清洁能源重点实验室北京市新能源材料与器件重点实验室北京凝聚态国家实验室北京100190

本文从理论模拟和实验角度研究了钙钛矿太阳能电池的伏安特性,并着重探讨了由于界面电荷输运受限而产生的S形特征.理论模拟表明,当电池界面电荷输运速度逐渐降低时,出现界面电荷积累,影响电池输出性能.实验研究表明,当电池的背接触,光... 详细信息

本文从理论模拟和实验角度研究了钙钛矿太阳能电池的伏安特性,并着重探讨了由于界面电荷输运受限而产生的S形特征.理论模拟表明,当电池界面电荷输运速度逐渐降低时,出现界面电荷积累,影响电池输出性能.实验研究表明,当电池的背接触,光阳极等界面电荷输运速度受限时,即出现S形伏安特性,降低电池效率.然而,由于电子和空穴在界面输运性质方面的差异,以及电池中可能存在的独特的界面能带结构,不同界面电荷输运受限而产生的S形伏安曲线又各具特征,与电池内部实际的电荷分布以及输运方向有关.本文的研究结果有助于阐明钙钛矿太阳能电池中存在的影响电荷输运的界面因素,进而为界面设计和界面优化提供理论依据.

关键词：钙钛矿太阳能电池界面电荷输运 S形伏安特性

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用于钾基能源存储的石墨材料研究进展

新型炭材料 2021年第3期36卷 435-448页

作者：王登科张家鹏董玥曹斌李昂陈晓红杨儒宋怀河北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

由于钾离子电池成本低和其电化学性能与锂离子电池相当,钾离子电池和钾基双离子电池成为非常有潜力的新兴储能器件。另外,石墨作为已成功商业化应用的锂离子电池负极材料,也可容纳半径较大的钾离子和一些阴离子的插层并表现出较高的理... 详细信息

由于钾离子电池成本低和其电化学性能与锂离子电池相当,钾离子电池和钾基双离子电池成为非常有潜力的新兴储能器件。另外,石墨作为已成功商业化应用的锂离子电池负极材料,也可容纳半径较大的钾离子和一些阴离子的插层并表现出较高的理论容量。但是,石墨材料在钾基能源存储器件中的应用依然面临一些挑战,如半径较大的离子插层会造成较大的体积膨胀(K~+>61%;阴离子>130%),导致在循环过程中石墨层间滑移,电池容量衰减;同时由于石墨材料有限的层间距,半径较大的离子会表现出缓慢的插层反应动力学而导致较差的倍率性能。因此,针对存在的问题,本文总结了近年来石墨材料应用于钾基能源存储的研究进展,分析了插层机理并揭示了电化学性能与石墨结构,电解液和黏结剂之间的关系。最后,总结并展望了石墨材料在钾基能源存储中应用的发展方向。

关键词：石墨钾离子电池钾基双离子电池

平面异质结有机-无机杂化钙钛矿太阳电池研究进展

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物理学报 2015年第3期64卷 36-53页

作者：王福芝谭占鳌戴松元李永舫华北电力大学新型薄膜太阳电池北京市重点实验室北京102206 华北电力大学能源的安全与清洁利用北京市重点实验室北京102206 中国科学院化学研究所有机固体实验室北京100190

高效低成本太阳电池的研发是太阳能光伏技术大规模推广应用的关键.近年来兴起的有机-无机杂化钙钛矿(以下简称钙钛矿)太阳电池因具有光电能量转换效率高、制备工艺简单等优点,引起了学术界和产业界的广泛关注,具有广阔的发展前景.其中... 详细信息

高效低成本太阳电池的研发是太阳能光伏技术大规模推广应用的关键.近年来兴起的有机-无机杂化钙钛矿(以下简称钙钛矿)太阳电池因具有光电能量转换效率高、制备工艺简单等优点,引起了学术界和产业界的广泛关注,具有广阔的发展前景.其中平面异质结钙钛矿太阳电池因具有结构简单,可低温制备等诸多优点,成为目前研究的一个重要方向.平面异质结钙钛矿太阳电池分为n-i-p型和p-i-n型两种结构.其中钙钛矿分别与电子传输层和空穴传输层形成两个界面,在这两个界面上实现电子和空穴的快速分离.电子传输层和空穴传输层分别为电子和空穴提供了独立的输运通道.平面异质结结构有利于钙钛矿太阳电池中电子和空穴的分离、传输和收集.此外,该结构不需要高温烧结的多孔结构氧化物骨架,扩大了电子和空穴传输材料的选择范围.可以根据钙钛矿材料的能带分布及载流子传输特性,来选择能级和载流子传输速率更为匹配的传输材料.本文对钙钛矿的材料特性,平面异质结结构的由来及发展进行了简要的概述.其中重点介绍了平面异质结钙钛矿太阳电池的结构特征、工作机理、钙钛矿/电荷传输层的界面特性,以及电池性能的优化,包括钙钛矿薄膜制备、空穴和电子传输层的优化等.最后对钙钛矿电池的发展前景及存在问题进行了阐述,为今后高效、稳定钙钛矿太阳电池的研究提供参考.

关键词：钙钛矿太阳电池平面异质结电子传输层空穴传输层

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量子点敏化太阳能电池研究进展

物理化学学报 2016年第1期32卷 201-213页

作者：卫会云王国帅吴会觉罗艳红李冬梅孟庆波中国科学院物理研究所中科院清洁能源前沿研究重点实验室北京市新能源材料与器件重点实验室北京100190

量子点敏化太阳能电池(QDSCs)因其制备成本低、工艺简单及量子点(QDs)本身的优异性能(如尺寸效应、多激子效应)等优点,近年来受到广泛关注。在此类电池中,无机半导体量子点敏化剂作为吸光材料,其自身的光电性质、制备方法、表面缺陷、... 详细信息

量子点敏化太阳能电池(QDSCs)因其制备成本低、工艺简单及量子点(QDs)本身的优异性能(如尺寸效应、多激子效应)等优点,近年来受到广泛关注。在此类电池中,无机半导体量子点敏化剂作为吸光材料,其自身的光电性质、制备方法、表面缺陷、化学稳定性及其在TiO_2光阳极上的敏化方法等是影响电池性能的关键。本文综述了无机半导体量子点敏化剂(包括窄带隙二元量子点、多元合金量子点及Type-II核壳量子点)的最新研究进展,重点介绍了胶体量子点的制备方法;分类阐释了量子点在TiO_2光阳极表面的沉积与敏化方法,特别是双官能团辅助自组装吸附法;总结了针对提高电子注入效率和减少复合的量子点表面修饰方法;最后简要介绍了QDSCs的电解质和对电极的研究进展。

关键词：量子点敏化太阳能电池无机半导体量子点胶体量子点双官能团辅助自组装表面修饰

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硅材料在微型燃料电池中的应用

化学进展 2009年第6期21卷 1344-1348页

作者：吴晓晖郭航叶芳马重芳北京工业大学环境与能源工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

微型燃料电池被认为可作为便携式电子设备的下一代电源而越来越受到关注。传统的石墨、金属等材料用于微型燃料电池时产生了不少问题,如石墨材料微加工性能差,金属易腐蚀、密度较大等不利于其应用于便携式设备。硅材料因为其低的气体透... 详细信息

微型燃料电池被认为可作为便携式电子设备的下一代电源而越来越受到关注。传统的石墨、金属等材料用于微型燃料电池时产生了不少问题,如石墨材料微加工性能差,金属易腐蚀、密度较大等不利于其应用于便携式设备。硅材料因为其低的气体透过率、高的导热系数和适于微加工等特性在微型质子交换膜燃料电池中得到了越来越多的应用。本文对硅材料在微型燃料电池的气体扩散层、质子交换膜构造中的应用以及硅材料作为基底制作微型燃料电池技术的进展进行了综述,并对硅材料在微型燃料电池领域应用的技术特点及前景做了分析与讨论。

关键词：微型燃料电池质子交换膜硅

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全无机钙钛矿太阳电池的制备及稳定性

化学进展 2021年第1期33卷 136-150页

作者：彭会荣蔡墨朗马爽时小强刘雪朋戴松元华北电力大学新能源学院北京102206 新型薄膜太阳电池北京市重点实验室北京102206 新能源电力系统国家重点实验室北京102206

全无机钙钛矿太阳电池因其热稳定性好、载流子迁移率高,可用于制备叠层电池等优点备受关注。随着人们对全无机钙钛矿太阳电池的深入研究和制备工艺的持续优化,全无机钙钛矿太阳电池的光电转换效率已经突破19%。然而,全无机钙钛矿材料相... 详细信息

全无机钙钛矿太阳电池因其热稳定性好、载流子迁移率高,可用于制备叠层电池等优点备受关注。随着人们对全无机钙钛矿太阳电池的深入研究和制备工艺的持续优化,全无机钙钛矿太阳电池的光电转换效率已经突破19%。然而,全无机钙钛矿材料相稳定性较差,这使得实现全无机钙钛矿太阳电池在空气环境下制备和长期使用面临巨大挑战。众多科研工作者通过分析全无机钙钛矿材料的相变机制,有针对性地提出了包括添加剂工程、界面工程和开发全无机钙钛矿量子点电池等多种方式来改善全无机钙钛矿太阳电池的长期稳定性。本综述从全无机钙钛矿材料与电池的结构、活性层制备方法和稳定性研究三个方面总结了近年来关于全无机钙钛矿太阳电池的研究进展。

关键词：钙钛矿太阳电池全无机钙钛矿制备方法相稳定性添加剂