【摘 要】
：
近年来,随着新能源的兴起,含量丰富、不受地域制约、环保清洁可循环的太阳能受到科研工作者的广泛关注,其中无机薄膜太阳能电池家族取得了巨大的进展。由铜铟镓硒[Cu（In,Ga）Se2,CIGSe]太阳能电池演变而来的铜锌锡硫硒[Cu2Zn Sn（S,Se）4,CZTSSe]太阳能电池,因其具有低成本、无毒、元素含量丰富等优点引起研究人员的极大兴趣。然而,CZTSSe太阳能电池目前的世界最高认证效率只有
论文部分内容阅读
近年来,随着新能源的兴起,含量丰富、不受地域制约、环保清洁可循环的太阳能受到科研工作者的广泛关注,其中无机薄膜太阳能电池家族取得了巨大的进展。由铜铟镓硒[Cu（In,Ga）Se2,CIGSe]太阳能电池演变而来的铜锌锡硫硒[Cu2Zn Sn（S,Se）4,CZTSSe]太阳能电池,因其具有低成本、无毒、元素含量丰富等优点引起研究人员的极大兴趣。然而,CZTSSe太阳能电池目前的世界最高认证效率只有13.0%。目前,研究者的共识是CZTSSe太阳能电池界面复合导致的高开路电压损失(VOC-def)是导致CZTSSe与S-Q理论极限效率33.2%相比相距甚远的主要原因之一。其中Cd S/CZTSSe界面复合占主导地位,Cd S作为前界面的重要组成部分,存在以下两个问题,严重影响器件性能:（1）Cd S薄膜通常是采用化学水浴沉积法（CBD）制备的。在CBD沉积过程中不可避免的会在Cd S薄膜中形成硫空位。同时CBD的沉积机制也导致Cd S表面产生Cd的氧化物、氢氧化物二次相。这些S空位和二次相造成载流子在异质结界面复合。（2）Cd S与CZTSSe不合适的能带匹配也是造成载流子界面复合的一个重要因素。同时Cd S由于自身带隙较窄,会吸收一部分短波区域的光,造成相应的能量损失。制备高质量Cd S薄膜,并优化其与CZTSSe的能带匹配,是提高异质结质量的关键。针对上述的两个问题,本论文主要开展了以下两方面工作:（一）硫化铵处理Cd S缓冲层改善异质结界面复合:将硫化铵[Ammonium Sulfide（AS）]溶液旋涂在Cd S薄膜上,然后在空气中对薄膜进行低温热退火。根据相应条件的器件性能对比,得出最佳低温热退火温度为90℃。结果表明,Cd S薄膜表面形成了Cd的氧化物、氢氧化物,通过AS处理工艺成功将其从Cd S薄膜表面去除。Cd S薄膜表面的S空位可以通过AS处理来钝化。未处理的器件（W/O AS）的短路电流密度(JSC)为32.93m A/cm~2,开路电压(VOC)为453.08 m V,填充因子（FF）为65.11%,光电转换效率为9.72%。经过AS处理后,测试表明AS处理后的器件（W/AS）较大的耗尽区宽度和较高的内建电势有利于光吸收和载流子提取;且W/AS器件的少数载流子寿命更长,电荷复合更少,有利于太阳能电池的载流子分离和收集。AS处理器件最终获得了11.98%的最佳电池效率,JSC、VOC和FF分别为35.70 m A/cm~2、490.15 m V和68.48%。（二）构筑梯度能带结构Zn Cd S缓冲层改善异质结界面复合:使用新型CBD工艺制备了用于CZTSSe太阳能电池的三元梯度成分组成的Zn XCd1-XS缓冲层。在Cd S沉积过程中,通过在反应溶液中逐滴添加Zn源,实现了Zn浓度逐渐增大的梯度成分Zn XCd1-XS缓冲层。通过改变Zn2+溶液的浓度,我们成功地获得了一系列带隙值可调的Zn XCd1-XS薄膜。XRD和Raman结果表明,Zn被掺杂到Cd S的晶格中。Zn的掺杂可以增大Cd S的禁带宽度,减少了缓冲层对短波光的寄生吸收。深度UPS测试证实Zn XCd1-XS缓冲层的导带能级从底部到表面逐渐增加,形成了渐变的导带梯度。梯度能带的引入将异质结界面大的CBO分割成许多较小的偏移,从而降低了电子输运势垒;同时梯度能带结构在CZTSSe侧引入低Zn含量（窄带隙）钝化了Zn Cd S缓冲层亚稳态的电学性质;在Zn O侧引入高Zn含量（宽带隙）增加了CZTSSe在短波波段的吸收。得益于梯度能带Zn Cd S缓冲层结构,梯度能带CZTSSe器件获得了最高12.35%的转换效率,其JSC、VOC和FF分别为36.90 m A/cm~2,504.81 m V和66.28%。
其他文献
近年来,癌症的发病率正在迅速增长,研发高效的癌症治疗方法,提高患者的治愈率至关重要。目前已经存在一些癌症治疗手段,然而临床数据表明这些治疗技术均存在一定的缺点:创伤大、易复发、特异性差、毒副作用大等。开发出更加高效精准的癌症治疗方法迫在眉睫。声动力治疗（Sonodynamic therapy,SDT）具有优异的治疗效果,且拥有穿透能力强、无创伤等优势,但肿瘤细胞乏氧微环境使其治疗效率较低,肿瘤无法
半导体量子点（QDs）因其独特的光电性能,在照明和显示领域具有广阔的应用前景。以量子点为关键材料构筑的量子点发光二极管（QLEDs）具有色纯度高、色彩稳定性好、色域宽广、寿命长等优势,有望成为下一代主流的显示与照明技术。QLEDs器件的常用制备方式是以溶液转移为基础的印刷方法。基于溶液转移的印刷法包括旋涂法、转印法、刮涂法、LB技术以及喷墨打印法等,这些方法在薄膜材料的制备上各具优势,但存在仪器设
胶体量子点（QDs）具有荧光量子产率高,发光光谱窄,发光峰位可调,寿命长等优良光学性能,是量子点发光二极管（Quantum dot Light-Emitting Diodes,QLED）的核心材料。QLED器件有望发展成为下一代照明、显示技术的主流器件。目前溶液法是低成本、大面积构筑高性能QLED器件的主要方法,包括旋涂法、喷墨打印法、转印法等,其中喷墨打印是极具发展潜力的大面积制备技术,但目前在
随着社会经济快速发展,人们对能源的需求不断增加,传统化石燃料过度开发使用从而引发二氧化碳（CO2）大量排放,引起的温室效应是导致全球气候变暖的重要原因。实现CO2转换和固定,既能缓解温室效应,又能将其以碳源的形式储存下来,节约能源,助力实现碳中和。电化学催化还原CO2（CO2RR）能够在较低的电压下实现与CO2分子发生电子交换,活化稳定的CO2分子,是一种有效的转换技术正在被广泛研究。因此,利用清
随着未来社会发展对清洁可再生能源的迫切需求,环境友好、成本低廉的光伏能源备受关注,并进入蓬勃发展时期。由Zn原子和Sn原子共同取代Cu（In,Ga）Se2（CIGS）太阳能电池中的稀有元素In（Ga）原子的Cu2Zn Sn（S,Se）4（CZTSSe）太阳能电池因其丰富的元素组成、良好的环境耐受性和长期的稳定性等优点引起科研人员极大的兴趣。目前,用溶液法制备的CZTSSe薄膜与真空法制备的薄膜相比
电致变色器件在外加电压的作用下其颜色发生可逆、稳定的变化。电致变色器件因其低功耗、颜色可调节而具有广泛的应用前景,如:电子标签、防眩目后视镜、军事伪装等前沿领域。器件性能很大程度上由电致变色材料决定。经过几十年的发展,研究者已开发出过渡金属氧化物、有机小分子、导电聚合物和金属-超分子等多种类型材料。特别地,金属-超分子因具备有机材料的易加工性和颜色可调性以及无机材料的稳定性而受到研究者的广泛关注。
基于半导体量子点的发光二极管（QLED）因具有色域范围更广、色纯度和稳定性更高、能耗更低等优势,逐渐成为照明显示领域研究的一大热点。经过近三十年的发展,QLED的整体性能（如亮度、外量子效率、工作寿命）得到极大提高,目前红、绿、蓝三基色QLED的最大EQE和亮度分别达到30.9%和3300000 cd/m~2,23.9%和1680000cd/m~2,20.2%和88900 cd/m~2,并且红色和
量子点具有量子产率高、单色性好以及发射光谱连续可调等优异的光学性质,因此被广泛应用于照明及显示等多个领域。其中,量子点发光二极管（QLEDs）作为其一个重要的应用方向倍受关注。InP量子点是一种安全低毒的-族半导体纳米材料,有着与Cd Se量子点类似的优异光学性质,在纳米光电器件方面有重要的应用前景。但是受限于现有的合成技术,所制备的InP量子点晶核表面存在较多的缺陷并且稳定性较差,严重阻碍了In
锂金属具有较高的理论比容量(3860 m Ah g-1)以及较低的还原电位（-3.04 V相对于标准氢电极）,是新能源电池能量密度突破500 Wh Kg-1的关键性候选材料,被视为下一代的高能量密度电池的“圣杯”负极。然而,在锂金属负极实际应用过程中存在着循环稳定性差、库伦效率低等一系列问题。造成上述问题的根本原因:一方面是锂金属负极与电解液存在着严重的副反应,导致不稳定固态电解质层不断生成、破裂
构建原子级催化剂是减少金属用量,降低催化剂成本,优化催化性能的重要方案。作为原子级催化剂的研究热点,单原子催化剂（SAC）通常是指过渡金属（TM）以单原子形式均匀分散并稳定固定在载体表面构成活性中心的催化剂。由于100%的金属利用率,SAC对于降低金属用量和催化剂成本具有重要意义。另外由于孤立的活性位点以及活性位点独特的电子结构,与传统金属纳米颗粒相比SAC对于很多重要反应具有很高的活性、选择性和