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大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展
1
作者 张慧 许志鹏 +2 位作者 朱从潭 郭学益 杨英 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期457-466,共10页
有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(&l... 有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(<1 cm^(2))、大面积器件(1~10 cm^(2))、迷你模组级器件(10~800 cm^(2))和模组级器件(>800 cm^(2))的最高认证PCE已分别提升至26.10%、24.35%、22.40%和18.60%。随着PSCs面积扩大,PCE急剧下降,这主要是因为制备方法的局限性,难以获得高质量的大面积钙钛矿薄膜。实验室器件常采用的旋涂法难以应用到实际生产中,目前大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有刮涂法和狭缝涂布法,但其存在薄膜成核结晶过程难以精确控制等问题。本文从大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法入手,介绍了大面积钙钛矿层成膜机制及薄膜质量提升策略。最后,对未来高PCE、高稳定性的大面积PSCs的制备技术和应用进行了展望,旨在对高性能的大面积PSCs研究提供有益参考。 展开更多
关键词 钙钛矿薄膜 钙钛矿太阳能电池 大面积 成膜控制 综述
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以改性腐殖土型红土镍矿中和褐铁型红土镍矿高压浸出液 被引量：1
2
作者 田庆华 王青骜 +3 位作者 董波 郭学益 曾奎彰 许志鹏 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4254-4264,共11页
以改性腐殖土型红土镍矿作中和剂,在100 mL高压浸出溶液中添加25 g改性腐殖土型红土镍矿、中和反应时间60 min、中和反应温度40℃的条件下对褐铁型红土镍矿高压浸出液进行中和处理,高压浸出液中杂质铁、铝脱除率分别达到98.8%、96.8%,... 以改性腐殖土型红土镍矿作中和剂,在100 mL高压浸出溶液中添加25 g改性腐殖土型红土镍矿、中和反应时间60 min、中和反应温度40℃的条件下对褐铁型红土镍矿高压浸出液进行中和处理,高压浸出液中杂质铁、铝脱除率分别达到98.8%、96.8%,实现了铁、铝等杂质的高效脱除。采用高压酸浸工艺处理中和反应产物中和渣,在浸出温度250℃、浸出时间1 h、硫酸浓度1.2 mol/L、液固比8∶1(mL∶g)的条件下进行高压浸出,中和渣中镍、钴浸出率均达到98%。改性腐殖土型红土镍矿中和高压浸出液-中和渣高压酸浸工艺全流程的镍、钴回收率分别达99.5%、96.8%,实现了物料中镍、钴的高效回收,以及中和反应过程的“零排放”。所开发工艺物料利用率高、环境效益显著、普适性强,符合当前镍、钴金属湿法生产的工艺需求,应用前景广阔。 展开更多
关键词 改性腐殖土型红土镍矿 中和反应 高压酸浸 镍钴提取
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盐酸体系中辉锑矿的臭氧协同氧化浸出动力学 被引量：8
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作者 田庆华 王浩 +2 位作者 王恒利 辛云涛 郭学益 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1242-1249,共8页
采用动力学研究的方法对盐酸体系中辉锑矿的臭氧协同氧化浸出过程进行了研究,分别探索了温度、盐酸浓度、气体流量和搅拌速度等因素对该过程中锑浸出率的影响;在此基础上,对该浸出过程进行动力学计算。结果表明:在温度75℃、盐酸浓度4.5... 采用动力学研究的方法对盐酸体系中辉锑矿的臭氧协同氧化浸出过程进行了研究,分别探索了温度、盐酸浓度、气体流量和搅拌速度等因素对该过程中锑浸出率的影响;在此基础上,对该浸出过程进行动力学计算。结果表明:在温度75℃、盐酸浓度4.50 mol/L、气体流量2.0 L/min和搅拌速度500 r/min的条件下浸出50 min后,锑浸出率可以达到59.13%。辉锑矿的臭氧协同氧化浸出符合收缩核模型,过程反应速率受混合过程控制,计算得到表观活化能为15.98 k J/mol,并最终建立了该浸出过程的动力学总方程式。 展开更多
关键词 盐酸 辉锑矿 臭氧 浸出 动力学
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低温制备SnO_(2)电子传输层用于钙钛矿太阳能电池 被引量：5
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作者 罗媛 朱从潭 +3 位作者 马书鹏 朱刘 郭学益 杨英 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期390-400,共11页
SnO_(2)具有光稳定性优异、可低温溶液制备等优点被视为电子传输层的优异材料之一,广泛应用于高效稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池.本文在低温(150℃)下采用旋涂工艺制备SnO_(2)电子传输层,探究了SnO_(2)前驱体溶液不同浓度(SnO_(2)... SnO_(2)具有光稳定性优异、可低温溶液制备等优点被视为电子传输层的优异材料之一,广泛应用于高效稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池.本文在低温(150℃)下采用旋涂工艺制备SnO_(2)电子传输层,探究了SnO_(2)前驱体溶液不同浓度(SnO_(2)质量分数为2.5%—10.0%)下制备的SnO_(2)电子传输层对钙钛矿太阳能电池性能的影响.通过对SnO_(2)薄膜进行扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱和透射光谱分析,发现基底的覆盖率、透光率和SnO_(2)薄膜的带隙随SnO_(2)前驱液浓度的增加而增大;通过对SnO_(2)/钙钛矿(MAPbI_(3))薄膜进行SEM、UV-Vis、X-射线衍射(XRD)、稳态光致发光(PL)光谱分析,发现SnO_(2)胶体分散液浓度为7.5%制备的SnO_(2)层上沉积的MAPbI_(3)的粒径最大,结晶度最好,具有更有效的电荷提取和传输能力;通过对钙钛矿太阳能电池进行电化学交流阻抗(EIS)、外量子效率(EQE)分析,发现质量分数为7.5%制备的器件具有最小的传输电阻和最佳的光电转换能力,且获得了15.82%的光电转换效率,在环境空气湿度(25±5)℃,RH>70%,无封装的条件下储存600 h后仍保持初始效率的92%.同时,采用浓度优化后的SnO_(2)前驱液制备了柔性器件,获得了13.12%的光电转换效率,且在(30±5)℃,RH>70%的空气环境下储存84天后仍保持初始效率的48%,在弯曲循环1000次(弯曲半径为3 mm)后,仍保留了初始效率的78%.这为提高柔性钙钛矿太阳能电池性能奠定了基础. 展开更多
关键词 SnO_(2) 钙钛矿太阳能电池 低温制备 稳定性
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多步旋涂过程中CsPbBr_(3)无机钙钛矿成膜机理 被引量：4
5
作者 马书鹏 林飞宇 +3 位作者 罗媛 朱刘 郭学益 杨英 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期272-280,共9页
在无机钙钛矿太阳能电池的研究中,薄膜制备工艺是影响钙钛矿太阳能电池光电转换效率(PCE)的重要因素之一.CsPbBr_(3)钙钛矿作为稳定性极好的无机钙钛矿之一,因其前驱体盐(PbBr_(2),CsBr)溶解度差异过大,通常采用多步法进行制备.而由于... 在无机钙钛矿太阳能电池的研究中,薄膜制备工艺是影响钙钛矿太阳能电池光电转换效率(PCE)的重要因素之一.CsPbBr_(3)钙钛矿作为稳定性极好的无机钙钛矿之一,因其前驱体盐(PbBr_(2),CsBr)溶解度差异过大,通常采用多步法进行制备.而由于对成膜机理的认识不充分,导致制备的薄膜存在薄膜形貌差、前驱体反应不完全等问题.本文通过旋涂不同次数的CsBr溶液,探究了CsPbBr_(3)钙钛矿的成膜机理.成膜过程中CsBr扩散进入预先沉积的PbBr_(2)薄膜完成反应,短暂反应时间使薄膜深层反应不充分而薄膜表面过度反应,CsPb_(2)Br_(5)和Cs_(4)PbBr_(6)等相伴随CsPbBr_(3)钙钛矿出现,反复退火形成的薄膜阻挡CsBr扩散加剧了这一现象.适当地延长前驱体的反应时间,能为CsBr扩散及反应提供更充分的空间.基于优化反应时间,CsPbBr_(3)钙钛矿薄膜形貌得到改善、其晶粒尺寸得到提升,钙钛矿薄膜中的晶界减少,从而抑制了载流子复合.在4次旋涂和30 s反应时间的条件下,组装的CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池开路电压从1.01 V提升至1.28 V,PCE从5.32%提升至6.30%,器件短路电流密度J_(sc)=8.40 mA/cm^(2),填充因子FF=59%.基于以上研究,为多步旋涂法制备CsPbBr_(3)钙钛矿薄膜和电池提供了理论借鉴. 展开更多
关键词 无机钙钛矿 CsPbBr_(3) 多步旋涂法 反应机理 反应时间
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Cu_(1.94)S-SnS纳米异质结的合成及其光催化降解研究
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作者 刘嘉文 林玮璜 +2 位作者 王惟嘉 郭学益 杨英 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第7期725-734,共10页
为提高光催化降解有害染料的活性,采用热注入-阳离子交换法合成了Cu_(1.94)S-SnS单颗粒纳米异质结构材料.探究在不同温度下(80, 120和160℃), Sn^(2+)作为客体离子进行阳离子部分交换所得产物的差异.通过高分辨率透射电子显微镜(HRTRM)... 为提高光催化降解有害染料的活性,采用热注入-阳离子交换法合成了Cu_(1.94)S-SnS单颗粒纳米异质结构材料.探究在不同温度下(80, 120和160℃), Sn^(2+)作为客体离子进行阳离子部分交换所得产物的差异.通过高分辨率透射电子显微镜(HRTRM)图像、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像、扫描透射电子显微镜能量色散光谱(STEM-EDS)、X射线衍射和X射线光电子能谱仪等分析手段对样品进行表征.紫外-可见-近红外吸收光谱表明,合成的Cu_(1.94)S-SnS纳米异质结构在可见光范围内具有更高的光吸收度.通过光催化降解亚甲基蓝和四环素,对产物的光催化性能进行表征,发现异质结结构有效提高了单一硫化物的光催化活性,亚甲基蓝(MB)的光降解率从56%(母体材料Cu_(1.94)S)提高到98%(Cu_(1.94)S-SnS纳米异质结),四环素(TC)的光降解速率也提高了约5倍,合成的异质结结构具有更高的光催化活性. 展开更多
关键词 硫化铜 硫化锡 纳米异质结构 亚甲基蓝 光催化
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基于FLAC3D的颚式破碎机工作性能分析与研究
7
作者 张文明 李远晖 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2020年第7期126-129,共4页
为了提高颚式破碎机的破碎效果,针对影响其破碎效果的主要因素,以硅矿石作为破碎物,利用3个球面建立大、中、小硅矿石的离散元模型来表达其几何特征,基于FLAC3D的正交旋转组合仿真研究动颚板行程、齿形角、肘板摆角对硅矿石破碎键数目... 为了提高颚式破碎机的破碎效果,针对影响其破碎效果的主要因素,以硅矿石作为破碎物,利用3个球面建立大、中、小硅矿石的离散元模型来表达其几何特征,基于FLAC3D的正交旋转组合仿真研究动颚板行程、齿形角、肘板摆角对硅矿石破碎键数目的影响,并通过SPSS获得硅矿石破碎键数目的回归方程,由Matlab内的fmincon模块解析出圆整后的数值。结果表明,动颚板行程对矿石破碎键数目影响最大,其次为齿形角,最小为肘板摆角。当齿形角为153°,动颚板行程为182mm,肘板摆角为27°时,破碎腔内的单个硅矿石破碎键数目为267个。对比仿真与试验结果,验证了FLAC3D研究颚式破碎机破碎效果的可行性。 展开更多
关键词 离散元 硅矿石 颚式破碎机 动颚板行程 破碎键数目
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