同步輻射在光伏材料中的應用

目錄
叢書序
前言
第1章 光伏材料領(lǐng)域的研究進展 1
1.1 太陽能電池的材料發(fā)展 1
1.1.1 硅基光伏材料的發(fā)展 2
1.1.2 多元化合物薄膜光伏材料的發(fā)展 6
1.1.3 有機光伏材料的發(fā)展 10
1.1.4 鈣鈦礦型光伏材料的發(fā)展 14
1.2 有機太陽能電池的主要材料體系 17
1.2.1 富勒烯體系 18
1.2.2 非富勒烯體系 20
1.2.3 全聚合物體系 22
1.2.4 小分子體系 24
1.2.5 傳輸層材料體系 27
1.3 鈣鈦礦太陽能電池的主要材料體系 30
1.3.1 有機無機雜化鈣鈦礦材料 31
1.3.2 全無機鈣鈦礦材料 32
1.3.3 無鉛鈣鈦礦材料 32
1.3.4 低維鈣鈦礦材料 33
1.3.5 傳輸層材料體系 34
1.4 面向光伏材料領(lǐng)域的主要同步輻射研究方法 48
1.4.1 同步輻射軟X射線譜學技術(shù) 49
1.4.2 同步輻射X射線衍射、散射技術(shù) 57
1.4.3 同步輻射X射線成像技術(shù) 63
參考文獻 65
第2章 基于同步輻射表征揭示有機太陽能電池的科學問題 79
2.1 有機太陽能電池的關(guān)鍵科學問題 79
2.1.1 有機太陽能電池的構(gòu)效關(guān)系 79
2.1.2 有機太陽能電池的穩(wěn)定性 83
2.1.3 有機太陽能電池的大面積制備 92
2.2 有機光伏薄膜的結(jié)晶動力學研究 96
2.2.1 結(jié)晶動力學與光電轉(zhuǎn)換性能 96
2.2.2 結(jié)晶的取向調(diào)控研究 101
2.2.3 結(jié)晶動力學加工條件調(diào)控與原位研究 105
2.3 有機光伏薄膜活性層納米尺度相分離研究 107
2.3.1 調(diào)控相分離方法 107
2.3.2 基于GISAXS技術(shù)的相分離形貌研究 110
2.3.3 相分離過程的原位研究 113
2.4 有機光伏薄膜形貌的添加劑效應研究 115
2.4.1 添加劑與結(jié)晶形貌 115
2.4.2 添加劑對相分離的影響 116
2.4.3 添加劑效應的利弊 118
參考文獻 120
第3章 基于同步輻射表征揭示鈣鈦礦太陽能電池的科學問題 127
3.1 鈣鈦礦薄膜的制備方法 127
3.2 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)及相關(guān)結(jié)晶結(jié)構(gòu) 129
3.3 鈣鈦礦材料及器件的穩(wěn)定性 131
3.3.1 化學穩(wěn)定性 131
3.3.2 相穩(wěn)定性 134
3.3.3 晶格應變及同步輻射研究 138
3.4 鈣鈦礦太陽能電池器件的遲滯效應 139
3.5 鈣鈦礦材料的結(jié)晶取向和結(jié)晶動力學過程 141
3.5.1 鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶取向 141
3.5.2 鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶動力學 143
3.6 前驅(qū)體溶液膠體性質(zhì)及成膜過程的同步輻射研究 150
參考文獻 153
第4章 異質(zhì)界面電子結(jié)構(gòu)的同步輻射研究 158
4.1 有機/無機半導體異質(zhì)界面 159
4.1.1 界面能級結(jié)構(gòu) 160
4.1.2 同步輻射譜學技術(shù)在界面電子結(jié)構(gòu)和電子轉(zhuǎn)移動力學研究中的應用 163
4.2 有機半導體/氧化物傳輸層異質(zhì)界面 167
4.2.1 有機半導體/金紅石型TiO2(110)界面反應及界面能級結(jié)構(gòu) 167
4.2.2 有機半導體分子取向 171
4.2.3 界面電荷轉(zhuǎn)移動力學 173
4.3 鈣鈦礦薄膜/電荷傳輸層異質(zhì)界面 177
4.3.1 鈣鈦礦薄膜表面電子結(jié)構(gòu) 178
4.3.2 鈣鈦礦薄膜/電子傳輸層異質(zhì)界面 184
4.3.3 鈣鈦礦薄膜/空穴傳輸層異質(zhì)界面 188
參考文獻 192
第5章 原位表征技術(shù)和實驗裝置 196
5.1 液相成膜原位表征技術(shù)及其實驗裝置 196
5.1.1 旋涂成膜 197
5.1.2 刮涂成膜 199
5.1.3 狹縫涂布成膜 202
5.1.4 印刷成膜 203
5.2 后處理的原位表征及其實驗裝置 205
5.2.1 熱退火原位表征和實驗裝置 206
5.2.2 溶劑退火原位表征和實驗裝置 208
5.3 穩(wěn)定性的原位表征及其實驗裝置 210
5.3.1 熱、濕度穩(wěn)定性原位表征和實驗裝置 210
5.3.2 光穩(wěn)定性原位表征和實驗裝置 215
5.4 柔韌性的原位表征及其實驗裝置 216
5.4.1 原位拉伸SAXS/WAXS表征和實驗裝置 216
5.4.2 柔性光伏器件制備和掠入射散射表征 223
參考文獻 226
第6章 其他先進表征手段 231
6.1 同步輻射和常規(guī)手段的聯(lián)用 231
6.1.1 XRD/Raman聯(lián)用技術(shù) 231
6.1.2 掠入射X射線散射和UV-vis聯(lián)用技術(shù) 234
6.1.3 XAFS-IR聯(lián)用譜學技術(shù) 238
6.1.4 其他聯(lián)用技術(shù) 240
6.2 基于衍射極限環(huán)的同步輻射實驗方法及其應用 243
6.2.1 基于衍射極限環(huán)的同步輻射光源發(fā)展過程及其主要特點 243
6.2.2 基于衍射極限環(huán)的同步輻射技術(shù)及應用實例 244
6.3 基于X射線自由電子激光的相關(guān)技術(shù)及其應用 248
6.3.1 自由電子激光技術(shù)的發(fā)展及其主要特點 248
6.3.2 X射線自由電子激光相關(guān)技術(shù)及應用實例 249
參考文獻 250