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XPS应用研究（二）

2022-07-21 16:59:46 0 694

激光在过氧化物中产生纳米晶体

通过整合亚10 nm的纳米晶体来调节溶液加工的金属卤化物过氧化物薄膜的化学/物理特征，是一个非常有前途的战略，可以有效提升其出色的光电性能。然而，要将定义明确的纳米晶体普遍嵌入到薄膜基体中，仍然存在重大挑战。本研究通过脉冲激光照射在所需的溶剂中生成纳米晶体。研究证明了在过氧化物薄膜中有效装饰亚10 nm的纳米晶体可以有效提高光电性能。据悉，这种性能的提高是由于将广泛采用的 "反溶剂 "修改为新型的 "反胶体溶液" (ACS)。以典型的ACS为例：氯苯中的碳点，它不仅在调节薄膜形态方面具有令人鼓舞的优势，而且在调节电子结构方面也是如此，这导致了过氧化物晶体的太阳能电池，其优异效率为21.41%，在相对湿度为40%的情况下，稳定性超过5000小时。通过采用激光生成的ACS来进一步开发嵌入纳米晶体以提高光伏性能。这种策略将开辟一条通过纳米晶体嵌入来调节混合过氧化物薄膜性能的新途径。

图1.激光产生的ACS：氯苯中的Cl功能化碳点。

简单的激光处理可以在广泛采用的抗溶剂氯苯中产生分散良好的Cl-CDs（Cl钝化CDs）。成功地将传统的反溶剂转变为新型的ACS (Cl-CDs in chlorobenzene)。

采用扫描开尔文探针显微镜（SKPM）来研究GBs上Cl-CDs的钝化效应。通过XPS 表征是否存在Cl-CDs修饰的薄膜，有两个主要的Pb 4f 7/2和Pb 4f 5/2峰，分别位于138.0和142.8 eV。另外两个位于136.0和141.3 eV的小峰归属为金属铅，表明CsFAMA薄膜中存在碘空位。加入Cl-CDs后，两个金属铅峰消失了，这可以归因于Cl的钝化作用。本研究也进行了FTIR的表征加以佐证。稳态PL光谱被用来研究CsFAMA-Cl-CDs和CsFAMA薄膜之间载流子提取和重组的差异。使用时间分辨光致发光（TRPL）衰减来测量沉积在玻璃基底上的过氧化物薄膜的光致载流子寿命。电化学循环伏安法（CV）和光电子能谱（UPS）被进一步用于探索Cl-CDs和过氧化物的带状结构。表征结果表明，Cl-CDs修饰的过氧化物太阳能电池在缺陷钝化和电荷传输方面具有协同效应。

超纳液态金属-液相激光制备与钙钛矿太阳能电池应用

西北工业大学王洪强教授（通讯作者）和伍伦贡大学杜轶在该工作中，采用液相脉冲激光辐照技术以典型的镓铟锡液态金属合金为例，并将此技术从传统的固/液体系拓展至液/液体系，开发了一种制备工艺简单、产物性能稳定、高效且无配体的超纳液态金属（10nm以下）的制备方法。基于此，将具有独特核壳结构的超纳颗粒植入钙钛矿薄膜中以此来提高本体薄膜光电性能，并进一步为高性能光伏器件的构筑提供独特思路及途径。

脉冲激光可控制备10 nm下的LMCs及形成机理

图1 (a) 液相脉冲激光辐照示意图。(b-d) 不同激光通量制备的LMCs 微观形貌和能谱面分布图。(e) 超声处理及不同激光通量下获得的产物尺寸与激光通量之间的关系图。(f) 基于HME模型在不同激光通量辐照下Ga，In和Sn颗粒尺寸理论计算与实验规律图谱。

不同尺寸LMCs的成分结构表征

图 2 (a-b) 在100和150 mJ/pulse·cm^-2下制备的一个30 nm和10 nm左右液态金属纳米颗粒的透射HAADF图像和能量色散X射线（EDX）元素图（scale bar 10 nm）。(c) 和 (d) 为 (a) 和 (b) 中元素分布的示意图。(e) 不同大小的液态金属纳米颗粒（30 nm和10 nm）的X射线光电子能谱（XPS）图。(f)激光辐照下纳米液态合金及其氧化形成超纳结构的过程示意图。

图二显示了乙酸乙酯中分别以100和150mJ^-1cm^-2产生的30 nm和10 nm以下颗粒大小的LMC的TEM图像和能量色散X射线（EDX）元素图谱。X射线光电子能谱（XPS）测试被用来探究这些不同大小的LMC（≈30 nm和10 nm以下）的化学状态。进一步验证了尺寸为30 nm和10 nm以下的LMCs的液态金属特征。

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