大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展 被引量：2

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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化学镀法制备银包铜粉研究进展 被引量：4

2

作者 郭学益 郑忱奕 +2 位作者 王亲猛 陈杰 黄浦京 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3037-3055,共19页

银包铜粉具有优异的导电、抗氧化、抗菌和催化活性,并且具备成本经济性,被视为银粉的理想替代品,目前已在光伏、电子、医药和催化等多个领域得到应用。化学镀法是目前制备银包铜粉的最主要方法,该方法中需要使用多种化学试剂,然而现有... 银包铜粉具有优异的导电、抗氧化、抗菌和催化活性,并且具备成本经济性,被视为银粉的理想替代品,目前已在光伏、电子、医药和催化等多个领域得到应用。化学镀法是目前制备银包铜粉的最主要方法,该方法中需要使用多种化学试剂,然而现有综述文献鲜有对该方法中常用试剂的种类及作用进行阐释。本文详细阐述了不同种类试剂在化学镀法制备银包铜粉过程中的作用及机理,分析对比了不同试剂种类、工艺路线的优缺点,并展望了银包铜粉的研究趋势与技术发展方向。 展开更多

关键词 银包铜粉 化学镀法 络合剂 还原剂

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碲的回收和高纯化制备研究进展 被引量：3

3

作者 田庆华 何志强 +2 位作者 许志鹏 郭学益 贾莉犁 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2735-2750,共16页

碲属于典型稀散金属,主要来源于铜阳极泥,是我国战略性新兴产业发展不可或缺的关键材料。随着近年来太阳能电池、热电材料、半导体快速发展,对碲的需求急剧增长,碲的回收及高值化利用越来越受到重视。本文对铜阳极泥的处理工艺、碲的分... 碲属于典型稀散金属,主要来源于铜阳极泥,是我国战略性新兴产业发展不可或缺的关键材料。随着近年来太阳能电池、热电材料、半导体快速发展,对碲的需求急剧增长,碲的回收及高值化利用越来越受到重视。本文对铜阳极泥的处理工艺、碲的分离、富集及高纯化制备进行了综述,为碲的高效回收及高值化制备提供理论指导,并进一步展望了碲纯化的重要发展方向。 展开更多

关键词 碲 铜阳极泥 浸出 还原 真空蒸馏 区域熔炼

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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

4

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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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：2

5

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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废旧三元锂离子电池正极材料回收技术研究进展 被引量：25

6

作者 田庆华 邹艾玲 +3 位作者 童汇 喻万景 张佳峰 郭学益 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期11-22,共12页

三元锂离子电池因其性能优越,在国内外便携式电子设备和新能源汽车中得到广泛应用。随着对锂离子电池需求量的不断增大,大量的锂离子电池将迎来"退役"高峰期。为实现有价金属资源的循环利用,降低固体废物处理对环境的影响,废... 三元锂离子电池因其性能优越,在国内外便携式电子设备和新能源汽车中得到广泛应用。随着对锂离子电池需求量的不断增大,大量的锂离子电池将迎来"退役"高峰期。为实现有价金属资源的循环利用,降低固体废物处理对环境的影响,废旧锂离子电池的回收利用受到了广泛的关注。通过对三元锂离子电池进行资源化回收利用,可以获得有价金属或直接制备电池材料。为了提高物料的有效回收率,通常采用预处理的方法来分离集流体和正极活性材料,实现物料的有效分离及进一步的后处理。然后,采用冶金处理的方法从正极活性材料中提取金属和分离杂质,其包括高温冶金和湿法冶金处理工艺。最后,结合材料合成的方法进一步制备得到电池材料或化合物。在现阶段的研究中,高温冶金过程面临着物料损耗大、能耗高、环境不友好等问题;湿法冶金过程存在酸耗大、除杂效率低、工艺流程长等问题。正极材料的再生过程、回收成本以及再合成材料的性能是限制其应用的重要因素。本文主要介绍了废旧三元锂离子电池回收过程及方法,包括预处理、高温冶金、湿法冶金、正极材料再生等,分析比较了其存在的主要问题,为废旧三元锂离子电池的资源化技术发展提供参考。最后,提出了废旧三元锂离子电池正极材料的回收应向绿色环保、短流程和低能耗的方向发展。 展开更多

关键词 三元正极材料 预处理 高温冶金 浸出 分离 再合成

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从碲渣中选择性分离与回收碲的新工艺 被引量：15

7

作者 郭学益 许志鹏 +2 位作者 李栋 田庆华 张镇 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1008-1015,共8页

以粗铋碱性精炼过程中产生的碲渣为研究对象,采用Na_2S浸出-Na_2SO_3还原的新工艺选择性分离回收碲。考察Na_2S浓度、浸出温度、浸出时间和液固比等工艺参数对碲浸出率的影响,以及Na_2SO_3过量系数、反应温度和反应时间等因素对碲还原... 以粗铋碱性精炼过程中产生的碲渣为研究对象,采用Na_2S浸出-Na_2SO_3还原的新工艺选择性分离回收碲。考察Na_2S浓度、浸出温度、浸出时间和液固比等工艺参数对碲浸出率的影响,以及Na_2SO_3过量系数、反应温度和反应时间等因素对碲还原率的影响。结果表明:在Na_2S浓度40 g/L、浸出温度50℃、浸出时间1 h、液固比8的条件下,碲的浸出率达87.77%;在Na_2SO_3过量系数2.0,反应温度30℃,反应时间30 min条件下,碲还原率达98.84%,还原产物中碲含量达97.34%,XRD结果显示其为单质态碲。Na_2S浸出-Na_2SO_3还原新工艺可以有效地分离回收碲渣中碲,实验过程简单、清洁,生产成本低,具有产业化前景。 展开更多

关键词 碲渣 分离 回收 新工艺 浸出率

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基于人工神经网络模型的含锑硫化矿氧化浸出行为预测 被引量：6

8

作者 田庆华 洪建邦 +1 位作者 辛云涛 郭学益 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2103-2111,共9页

锑的浸出率是氧化处理含锑硫化矿时的重要结论指标,在氧化浸出过程中通过条件控制来得到更好的浸出率具有十分重要的意义,为了模拟和预测含锑硫化矿的氧化浸出过程,用人工神经网络模型对浸锑过程进行模拟,建立起单隐层8节点的"5-8-... 锑的浸出率是氧化处理含锑硫化矿时的重要结论指标,在氧化浸出过程中通过条件控制来得到更好的浸出率具有十分重要的意义,为了模拟和预测含锑硫化矿的氧化浸出过程,用人工神经网络模型对浸锑过程进行模拟,建立起单隐层8节点的"5-8-1型"误差逆向传播神经网络模型,所建人工神经网络模型可以对反应过程做出有效的模拟和预测,实验值与预测值的相关系数可达99%以上。并根据所建神经网络模型中不同输入量在网络中节点权重的不同,得出相关条件因素对锑浸出率的相对重要性从高到低依次为:盐酸浓度,反应温度,搅拌速度,液固比,反应时间。 展开更多

关键词 人工神经网络 浸锑过程 预测 相关系数 相对重要性

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Ag_2Se量子点共敏化固态染料敏化太阳能电池光电性能研究 被引量：3

9

作者 杨英 潘德群 +4 位作者 张政 陈甜 韩晓敏 张力松 郭学益 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期137-144,共8页

采用水相共沉积法制备Ag_2Se量子点(QDs),并与染料共敏化制备固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)。考察了Ag_2Se量子点不同敏化方式(TiO_2/N719/QDs, TiO_2/QDs/N719)及敏化时间(0～5 h)对DSSCs性能的影响。通过透射电子显微镜(TEM)和紫外-... 采用水相共沉积法制备Ag_2Se量子点(QDs),并与染料共敏化制备固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)。考察了Ag_2Se量子点不同敏化方式(TiO_2/N719/QDs, TiO_2/QDs/N719)及敏化时间(0～5 h)对DSSCs性能的影响。通过透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱图(UV-Vis)对Ag_2Se量子点结构及光学性质进行了表征;采用光调制光电流/电压谱(IMPS/VS)以及交流阻抗谱(EIS)对器件中载流子传输过程进行了研究。TiO_2/QDs/N719的电池器件比TiO_2/N719/QDs具有更高的单色光量子转化效率(IPCE)及光电转化效率,这是由于TiO_2/QDs/N719可以吸附更多的量子点和染料。随着Ag_2Se量子点敏化时间的延长,光电转化效率先提高后降低,最高达到3.97%。Ag_2Se量子点在器件中起到了阻挡层作用,可以促进电子传输,抑制电子-空穴复合。而随着量子点敏化时间超过2h,电子陷入陷阱的几率增加,导致器件的光伏性能下降。 展开更多

关键词 Ag2Se量子点 水相共沉积法 共敏化 染料敏化太阳能电池

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SnO_(2)双层电子传输层对钙钛矿太阳能电池界面电荷传输的影响 被引量：2

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作者 罗媛 张桂林 +6 位作者 马书鹏 朱从潭 陈甜 张林 朱刘 郭学益 杨英 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第5期850-860,共11页

为了改善基于SnO_(2)电子传输层的钙钛矿太阳能电池的界面电荷传输特性和迟滞现象,我们采用低温溶液处理工艺制备了4种不同类型的SnO_(2)电子传输层用于钙钛矿太阳能电池,包括由SnCl_(4)·5H_(2)O溶胶-凝胶层(Cl_(4)‑SnO_(2))、SnCl... 为了改善基于SnO_(2)电子传输层的钙钛矿太阳能电池的界面电荷传输特性和迟滞现象,我们采用低温溶液处理工艺制备了4种不同类型的SnO_(2)电子传输层用于钙钛矿太阳能电池,包括由SnCl_(4)·5H_(2)O溶胶-凝胶层(Cl_(4)‑SnO_(2))、SnCl_(2)·2H_(2)O溶胶-凝胶层(Cl_(2)‑SnO_(2))和SnO_(2)纳米颗粒层(NP‑SnO_(2))与SnO_(2)胶体层(Col‑SnO_(2))两两相互作用形成的同质结SnO_(2)双层电子传输层和Col‑SnO_(2)单层电子传输层;并系统研究了不同SnO_(2)双层电子传输层对器件光电性能和迟滞现象的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、稳态光致发光(PL)、电化学阻抗(EIS)和稳定性测试等表征证实,在Col‑SnO_(2)层下方插入Cl_(2)‑SnO_(2)层可更好地形成紧密接触,两者相互作用形成平滑紧凑的SnO_(2)双层纳米晶体结构与钙钛矿层之间具有良好的界面接触和更少的界面缺陷,表现出更优异的电子提取和传输特性。与基于Col‑SnO_(2)单层结构的器件(14.16%)相比,基于Cl_(2)‑SnO_(2)/Col‑SnO_(2)双层电子传输层结构的器件获得了15.01%的光电转换效率,正向扫描的光电转换效率提高了约23.3%,短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)均得到了改善,迟滞现象被明显抑制且表现出更好的稳定性。相比之下,基于Cl_(4)‑SnO_(2)/Col‑SnO_(2)双层结构器件的性能改善稍显逊色,基于NP‑SnO_(2)/Col‑SnO_(2)双层结构器件的性能反而有所下降。 展开更多

关键词 双层电子传输层 钙钛矿太阳能电池 二氧化锡 迟滞现象 稳定性

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高酸复杂含锑溶液中锑的萃取回收工艺 被引量：1

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作者 田庆华 洪建邦 +1 位作者 辛云涛 王浩 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1268-1278,共11页

针对酸性多金属浸出液中锑分离回收困难的问题,提出采用萃取-反萃水解法,短流程高效率地回收浸出液中的锑,得到锑水解产物。探索了有机相组成、相比O/A、萃取时间、反萃液浓度等因素对萃取及反萃过程的影响。结果表明,最佳工艺条件如下... 针对酸性多金属浸出液中锑分离回收困难的问题,提出采用萃取-反萃水解法,短流程高效率地回收浸出液中的锑,得到锑水解产物。探索了有机相组成、相比O/A、萃取时间、反萃液浓度等因素对萃取及反萃过程的影响。结果表明,最佳工艺条件如下:萃取条件为有机相组成50%TBP+50%磺化煤油(体积分数)、相比O/A 1:1、操作温度25℃、萃取时间30 min、震荡频率120 Hz、单级萃取,反萃条件为稀硫酸溶液0.25 mol/L、反萃时间30 min、相比O/A 1:1。在该条件下处理后,浸出液中80.5%的锑富集于锑水解产物中。在600℃下对固体产物进行热处理,得到物相为Sb O2和Sb2O4的锑氧化物。 展开更多

关键词 高酸复杂含锑溶液 溶剂萃取 磷酸三丁酯 锑氧化物

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湿空气下制备稳定的CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳电池

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作者 林飞宇 杨英 +5 位作者 朱从潭 陈甜 马书鹏 罗媛 朱刘 郭学益 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第4期18-27,共10页

无机钙钛矿太阳能电池由于具有良好的热稳定性,高吸光系数等优点发展迅速。但无机钙钛矿材料对水分极其敏感,一般在惰性环境下中进行制备,操作复杂。本文通过简单的一步旋涂工艺,在无手套箱空气湿度条件下制备CsPbI_(2)Br无机钙钛矿薄膜... 无机钙钛矿太阳能电池由于具有良好的热稳定性,高吸光系数等优点发展迅速。但无机钙钛矿材料对水分极其敏感,一般在惰性环境下中进行制备,操作复杂。本文通过简单的一步旋涂工艺,在无手套箱空气湿度条件下制备CsPbI_(2)Br无机钙钛矿薄膜,通过介孔TiO_(2)厚度的优化,对钙钛矿薄膜的结晶、成膜及稳定性进行了分析,发现在较厚基底介孔层上制备的钙钛矿晶粒大、无孔隙;随着基底厚度的减小,其上所形成的CsPbI_(2)Br薄膜禁带宽度(Eg)增大;电化学阻抗测试表明在较厚基底介孔层上制备的CsPbI_(2)Br钙钛矿具有更好的载流子提取与传输能力。对不同厚度介孔层上沉积的钙钛矿薄膜稳定性进行测试,发现CsPbI_(2)Br钙钛矿的稳定性随着介孔层厚度的增加而提高,在空气中做放置144 h后无明显变化。在空气湿度条件下组装成器件,获得到了8.16%的最佳光电转换效率,并且对器件无任何修饰及封装的情况下,在相对湿地低于35%的空气中放置72 h后保持最初效率的73%。 展开更多

关键词 无机钙钛矿 太阳能电池 介孔层厚度 稳定性 湿空气制备

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