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材料导报 2025年

作者：黄亦聪郑文育易卓彦梁洪华刘文平赵昀云朱归胜徐华蕊桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室北部湾大学石油与化工学院

由于晶格氧的不可逆损失和严重界面副反应，富锂锰基材料存在首次库伦效率低、倍率性能差和循环稳定性不足等问题。为解决上述问题，本研究采用溶剂热法合成了球状的富锂锰基正极材料，并通过快离子导体Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3（LATP）... 详细信息

由于晶格氧的不可逆损失和严重界面副反应，富锂锰基材料存在首次库伦效率低、倍率性能差和循环稳定性不足等问题。为解决上述问题，本研究采用溶剂热法合成了球状的富锂锰基正极材料，并通过快离子导体Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3（LATP）和原位尖晶石相协同改性的策略进行优化。研究结果表明，改性后的样品相较于PLMR首效提升了8.85%，在1 C倍率下循环200次后，放电比容量达到174.2 mAh·g-1，容量保持率为81.82%，倍率性能显著提升。本研究可为高性能富锂锰基正极材料的设计提供新的思路。

关键词：富锂锰基正极材料溶剂热法 Li Al Ti (PO ) (LATP) 尖晶石相

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可印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池介孔中钙钛矿薄膜结晶调控

可印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池介孔中钙钛矿薄膜结晶调控

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第二届全国新型太阳能电池材料与器件大会

作者：陈怡文王栋杰张杨张坚桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室

钙钛矿太阳电池(PSCs)能量转换效率(PCE)目前已经突破26%。然而，由于钙钛矿是一种软晶格离子晶体，稳定性问题一直以来制约着钙钛矿光伏器件的进一步发展[1]。基于丝网印刷技术制备三层介孔结构(致密二氧化钛(c-TiO2)/介孔二氧化钛(m-T... 详细信息

钙钛矿太阳电池(PSCs)能量转换效率(PCE)目前已经突破26%。然而，由于钙钛矿是一种软晶格离子晶体，稳定性问题一直以来制约着钙钛矿光伏器件的进一步发展[1]。基于丝网印刷技术制备三层介孔结构(致密二氧化钛(c-TiO2)/介孔二氧化钛(m-TiO2)/介孔二氧化锆(m-ZrO2)/介孔碳电极(m-C))的可印刷介观钙钛矿太阳能电池以其低成本、高稳定性备受关注[2]。但是由于一步滴涂法在三层介孔结构中沉积钙钛矿薄膜的过程难以控制，并且复杂的介孔结构导致钙钛矿薄膜在介孔中的结晶过程受限，无法形成理想中连续且致密的钙钛矿薄膜，限制了载流子的分离和传输[3]。如何在介孔中沉积高质量钙钛矿薄膜是提升p-MPSCs 器件性能的关键科学问题。

关键词：介观钙钛矿太阳能电池丝网印刷介孔结晶调控

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介孔中2D/3D异质结的构筑与高效率全印刷碳基钙钛矿太阳能电池

介孔中2D/3D异质结的构筑与高效率全印刷碳基钙钛矿太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：王栋杰张杨陈怡文张哲泠黄瑜廖巧干熊健张坚电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室桂林电子科技大学材料科学与工程学院

构筑2D/3D异质结是提高钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）效率与稳定性的有效途径,但目前绝大多数研究集中在传统结构和叠层PSCs中。基于全印刷技术预制三层介孔膜（介孔二氧化钛/介孔氧化锆/多孔碳）制备的碳基钙钛矿... 详细信息

构筑2D/3D异质结是提高钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）效率与稳定性的有效途径,但目前绝大多数研究集中在传统结构和叠层PSCs中。基于全印刷技术预制三层介孔膜（介孔二氧化钛/介孔氧化锆/多孔碳）制备的碳基钙钛矿太阳能电池（C-MPSCs）在稳定性和大面积制备方面具有显著优势。然而,C-MPSCs的能量转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）受到钙钛矿薄膜与各功能层界面处载流子传输不平衡以及三层介孔膜中钙钛矿薄膜结晶质量不易调控等问题的制约。针对上述关键科学问题,本团队创新性地采用有机胺分子后处理钙钛矿薄膜与碳电极界面,通过在界面处利用有机胺分子与FA原位室温反应形成大尺寸有机阳离子构筑嵌入式的2D/3D异质结,优化了界面能级排列,提高了碳电极界面空穴提取效率。基于上述工作,本团队目前已制备出能量转换效率>20%,且具有良好稳定性的C-MPSCs。

关键词：碳基钙钛矿太阳能电池 2D/3D异质结介孔结构全印刷

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界面调控与高效率全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池

界面调控与高效率全印刷碳基介观钙钛矿太阳能电池

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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：张坚熊健黄瑜王栋杰徐当陈怡文张杨电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室桂林电子科技大学材料科学与工程学院

界面调控在高效率钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）研究中扮演着重要作用。在n-i-p型PSCs中,钙钛矿薄膜与电子传输层（Electron transport layer,ETL）之间的底界面对界面电荷传输起关键影响。基于全印刷技术制备的碳... 详细信息

界面调控在高效率钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）研究中扮演着重要作用。在n-i-p型PSCs中,钙钛矿薄膜与电子传输层（Electron transport layer,ETL）之间的底界面对界面电荷传输起关键影响。基于全印刷技术制备的碳基介观钙钛矿太阳能电池（C-MPSCs）具有稳定性高、成本低、易于大面积制备等优势。然而,受限于钙钛矿薄膜/介孔ETL底界面处不平衡的载流子传输与提取导致严重的开路电压损失,C-MPSCs能量转换效率仍有提升空间。针对这一关键科学问题,本团队将具有阴阳离子协同效应的硫酸胍（GUASO）作为界面调控材料引入C-MPSCs。SO优先与Pb相互作用生成不溶水的硫酸铅化合物,减少钙钛矿薄膜中Pb相关缺陷的形成位点;GUA扩散到钙钛矿薄膜晶界处,诱导低维钙钛矿形成,有效抑制晶界处非辐射复合引起的能量损失。另一方面,GUASO的引入降低了介孔TiO薄膜表面的氧空位浓度,同时优化底界面处能级排列,从而有效强化底界面电子提取,减少了底界面处能量损失。进一步地,本团队率先通过N-苄氧羰基-D-缬氨酸等新型多功能界面调控材料对器件的阴极/阳极进行界面调控,获得内建电场增强、界面接触优化、晶粒二次生长等多重协同作用,显著提升了器件效率。基于上述工作,本团队已制备出能量转换效率>20%,且具有高稳定性的C-MPSCs。

关键词：介观钙钛矿太阳能电池界面调控碳电极全印刷

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室温免退火制备高效稳定全印刷碳基钙钛矿太阳能电池

室温免退火制备高效稳定全印刷碳基钙钛矿太阳能电池

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第四届全国太阳能电池材料与器件大会

作者：王栋杰陈怡文张杨王金江熊健黄瑜张哲泠张坚桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室

近年来,钙钛矿太阳能电池(PerovskiteSolar Cells, PSCs)的能量转换效率(Power Conversion Efficiency, PCE)不断取得新突破,展现出巨大的产业化前景[1]。采用全印刷技术制备的碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)具有稳定性高、工艺成本低、... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳能电池(PerovskiteSolar Cells, PSCs)的能量转换效率(Power Conversion Efficiency, PCE)不断取得新突破,展现出巨大的产业化前景[1]。采用全印刷技术制备的碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)具有稳定性高、工艺成本低、可扩展制备等显著优势[2]。然而,目前报道的C-PSCs最高PCE与传统PSCs仍有一定差距,主要原因之一在于C-PSCs的三层介孔膜会对钙钛矿在其中的结晶行为产生深刻影响,三维互穿网络结构的三层介孔膜中钙钛矿的结晶质量不佳会导致器件内部各界面较严重的能量损失。针对这一关键科学问题,本团队通过溶剂工程对三层介孔膜中钙钛矿的结晶行为进行精细调控,首次在C-PSCs中引入低沸点的甲胺-乙醇、乙腈、2-甲氧基乙醇等易挥发溶剂,在室温免退火条件下在三层介孔膜中获得了高质量钙钛矿薄膜,减少了高效稳定C-PSCs的制备流程[3-4]。此外,针对PSCs中界面能量损失的关键科学问题,本团队创新性地开发了对称型季铵盐、N-苄氧羰基-D-缬氨酸等新型多功能界面调控材料对器件的阴极/阳极进行界面调控,取得内建电场增强、界面接触优化、晶粒二次生长等多重作用,显著提升相应器件性能[5-6]。在上述工作基础上,本团队目前已制备出能量转换效率>20%,且具有良好稳定性的C-PSCs。

关键词：钙钛矿太阳能电池免退火介观结构全印刷碳电极

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板状NiCo_(2)O_(4)纳米线的制备及其超级电容器性能研究

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功能材料 2025年第1期56卷 1028-1034页

作者：徐春雨徐华蕊朱归胜张秀云王超莹姜雅娟黄涛任世杰赵昀云桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室广西桂林541004

NiCo_(2)O_(4)因理论比电容高、成本低、资源丰富,是超级电容器理想的电极材料。以甘蔗渣为生物质模版,通过水热法在其上生长镍钴基前驱体,并退火去除模版同时得到了3维板状NiCo_(2)O_(4)纳米线(P-NiCo_(2)O_(4)NWs),工艺简单、高效且... 详细信息

NiCo_(2)O_(4)因理论比电容高、成本低、资源丰富,是超级电容器理想的电极材料。以甘蔗渣为生物质模版,通过水热法在其上生长镍钴基前驱体,并退火去除模版同时得到了3维板状NiCo_(2)O_(4)纳米线(P-NiCo_(2)O_(4)NWs),工艺简单、高效且具有成本效益。得益于其结构优势,P-NiCo_(2)O_(4)NWs电极具有良好的电化学性能,在1 A/g电流密度下具备1082 F/g高比电容,且在20 A/g时比电容保持率为85.0%,表现出优异的倍率性能。组装的混合超级电容器在800.2 W/kg功率密度下可达到42.7 Wh/kg的高能量密度,且在5 A/g的电流密度下进行5000次循环测试,其比电容保持率达到了91.4%。这些出色的结果表明,采用生物质模版法制备的P-NiCo_(2)O_(4)NWs电极在高性能储能装置中具有广泛的应用前景。

关键词： NiCo_(2)O_(4) 生物质模版甘蔗渣倍率性能超级电容器

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ITO纳米粉体的微反应制备及性能研究

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功能材料 2025年第2期56卷 2120-2125页

作者：黎琦朱归胜徐华蕊赵昀云许积文龙神峰韦婷婷桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室广西桂林541004

高性能的氧化铟锡(ITO)粉体是制备高性能ITO靶材的关键。利用InCl_(3)·4H_(2)O、SnCl_(4)·5H_(2)O和氨水作为原料,在微反应器中成功合成颗粒大小均匀、分散性良好的ITO纳米粉体,该粉体比表面积为36.86 m^(2)/g,颗粒尺寸为22.7... 详细信息

高性能的氧化铟锡(ITO)粉体是制备高性能ITO靶材的关键。利用InCl_(3)·4H_(2)O、SnCl_(4)·5H_(2)O和氨水作为原料,在微反应器中成功合成颗粒大小均匀、分散性良好的ITO纳米粉体,该粉体比表面积为36.86 m^(2)/g,颗粒尺寸为22.75 nm。研究了不同前驱体浓度、煅烧温度和反应温度对ITO粉体性能及其在1400~1580℃下的陶瓷烧结性能。在1580℃下保温4 h烧结条件下,获得了相对密度为98.46%的ITO陶瓷,其电阻率为3.532×10^(-4)Ω·cm,陶瓷表面和断面均无气孔。研究结果显示,由于微反应通道内的剧烈碰撞和均匀的爆炸形核过程,利用微反应器共沉淀反应制备的ITO粉体颗粒具有较小的粒径、均匀的颗粒大小和更好的分散性。

关键词：氧化铟锡粉体微反应器共沉淀氧化铟锡陶瓷

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氧化镓粉体的电解法合成及性能研究

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功能材料 2024年第11期55卷 11031-11037页

作者：廖文琦徐华蕊陈彩明赵昀云龙神峰韦婷婷朱归胜桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室广西桂林541004

随着显示器件对导电薄膜的要求越来越高,高致密度、高电导率的IGZO靶材得以迅速发展。本文采用一种合Ga_(2)O_(3)的新方法电解法,以纯Ga金属片为阳极,以石墨棒为阴极,以NH4Cl水溶液为电解液,成功合成了平均粒径约为580nm的片层茧状GaOO... 详细信息

随着显示器件对导电薄膜的要求越来越高,高致密度、高电导率的IGZO靶材得以迅速发展。本文采用一种合Ga_(2)O_(3)的新方法电解法,以纯Ga金属片为阳极,以石墨棒为阴极,以NH4Cl水溶液为电解液,成功合成了平均粒径约为580nm的片层茧状GaOOH纳米颗粒。该纳米颗粒分别在500和800℃下煅烧3h,获得α-Ga_(2)O_(3)和β-Ga_(2)O_(3)纳米粉体,并以该β-Ga_(2)O_(3)粉体为原料采用冷烧结工艺同高温烧结相结合制备β-Ga_(2)O_(3)靶材,并对β-Ga_(2)O_(3)靶材的烧结性能和微观结构进行了研究。结果表明,电流密度对GaOOH纳米颗粒的形貌和粒径具有显著影响,当电流密度为1A/cm2时获得的GaOOH片层茧状纳米颗粒,其颗粒尺寸小且尺寸均匀。经冷烧结工艺-高温烧结获得更高密度的β-Ga_(2)O_(3)靶材,其相对密度达到98.91%,为后续制备高致密度、高电导率的IGZO靶材提供了参考。

关键词：电流密度 GaOOH纳米颗粒 β-Ga_(2)O_(3) 冷烧结工艺 β-Ga_(2)O_(3)靶材

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钙钛矿/碳电极界面异质结的原位室温构筑及其空穴提取性能研究

钙钛矿/碳电极界面异质结的原位室温构筑及其空穴提取性能研究

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第二届全国新型太阳能电池材料与器件大会

作者：张杨刘文峰陈怡文王金江张哲泠王栋杰张坚电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室桂林电子科技大学材料科学与工程学院金鸡路1号广西桂林541000

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)因卓越的能量转换性能、低成本的原材料与简便的制备工艺而备受关注，展现出良好的应用前景。在工业化生产PSCs 之前，必须解决生产大面积模组和长期稳定性的挑战。基于预制的三重介观层(介孔二氧化... 详细信息

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)因卓越的能量转换性能、低成本的原材料与简便的制备工艺而备受关注，展现出良好的应用前景。在工业化生产PSCs 之前，必须解决生产大面积模组和长期稳定性的挑战。基于预制的三重介观层(介孔二氧化钛/介孔氧化锆/多孔碳电极)的无空穴传导的印刷介观钙钛矿太阳能电池(p-MPSCs)在这方面具有优势。

关键词：可印刷介观钙钛矿太阳能电池 2D/3D异质结室温处理原位稳定性

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介孔中钙钛矿薄膜结晶行为调控与太阳能电池界面修饰研究

介孔中钙钛矿薄膜结晶行为调控与太阳能电池界面修饰研究

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第十届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：张坚熊健王栋杰黄瑜廖巧干张杨陈怡文王金江桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室

钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）因其优异的光电性能,在全世界研究人员和产业届人士接近15年的共同努力下,目前已在低成本光伏技术中大放异彩。采用碳电极和可印刷技术制备的介观钙钛矿太阳能电池（p-MPSCs）具有制备... 详细信息

钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）因其优异的光电性能,在全世界研究人员和产业届人士接近15年的共同努力下,目前已在低成本光伏技术中大放异彩。采用碳电极和可印刷技术制备的介观钙钛矿太阳能电池（p-MPSCs）具有制备成本低、稳定性优异、易于大面积制备等诸多优势,使其相较于传统PSCs拥有更显著的市场竞争力。2013年发展至今,已报道的p-MPSCs最高能量转换效率接近19%,但与传统PSCs仍有一定差距,主要原因在于p-MPSCs特殊的三层介孔结构直接影响钙钛矿在其中的结晶行为,造成器件内部较为严重的能量损失。针对这一关键科学与技术问题,本团队通过多种途径对钙钛矿的结晶行为进行有效调控,引入了3-吡啶甲酰胺、缩二脲等多功能小分子,1-苄基-3-甲基咪唑氯盐、六氟磷酸钾、乙酸甲胺等离子液体,对不同钙钛矿材料进行改性,均有效调控了三层介孔结构中钙钛矿的结晶行为,减少器件内部非辐射能量损失;针对PSCs中界面调控,本团队引入对称型季铵盐等新型材料对器件进行有效的界面修饰与调控,获得了界面电场构建、晶粒二次生长、缺陷钝化等多重效果,大幅提升了电池器件的能量转换效率。基于这些工作,团队已制备出能量转换效率>18.5%、稳定性优异的p-MPSCs。

关键词：钙钛矿太阳能电池可印刷碳电极结晶调控界面修饰

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