External quantum efficiency above 100% in photovoltaic cells due to the technique raising efficiencies for all kinds of solar cells
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）
研究借助V形模块光伏技术，调查商业多晶硅太阳能电池的外部量子效率，发现其超过100%。该技术或因暗能量产生此现象，为光伏物理研究开辟新途径，还能用于开发红外和紫外光探测器。
2026-07-08 physics.app-ph
Ultrabroadband THz/IR upconversion and photovoltaic response in semi-conductor ratchet based upconverter
本研究通过MBE集成p型GaAs基棘轮光电探测器与GaAs双异质结LED，制备出覆盖4-200 THz的超宽带THz/IR上转换器，可将1000 K黑体辐射上转换为硅基器件可探测的近红外光，且无偏置时可作为15-200 THz红外光伏探测器。
2021-09-11 physics.app-ph
Tandem Photovoltaics from 2D Transition Metal Dichalcogenides on Silicon
本文提出一种由TMDC超晶格顶电池与晶体硅底电池组成的叠层光伏结构，通过优化六层MoSe2和40 nm SiO2抗反射层将效率提升至28.96%，较单结硅电池提高5.68%。
2024-09-04 physics.app-ph physics.optics
Perovskite-Inspired Materials for Photovoltaics -- From Design to Devices
在过去的十年里，卤化铅钙钛矿在光伏发电中的功率转换效率方面表现出惊人的提高。最有效的钙钛矿器件现在优于行业标准的多晶硅太阳能电池，尽管钙钛矿通常使用简单的基于溶液的方法在低温下生长。然而，铅的毒性及其在水中的易溶性是广泛实施的问题。这些挑战，以及钙钛矿的许多成功，已经激励了多个学科的重大努力，以寻找无铅和稳定的替代品，这些替代品可以模仿钙钛矿的能力，以实现低温，简便的制造方法的高性能。本综述讨论了已采取的计算和实验方法来发现无铅钙钛矿启发的材料，以及最近的成功和挑战，在合成这些化合物。讨论了铅卤化物钙钛矿在光伏器件中表现出的非凡性能的原子起源，以及在替代的下一代材料中设计这种高性能的关键挑战。除了光电子学，这篇评论讨论了钙钛矿启发的材料的影响，在刺激努力应用新材料在其他光电应用，即发光二极管，光催化剂，辐射探测器，薄膜晶体管和忆阻器。最后，讨论了该领域在推进钙钛矿材料在商业设备中实现的发展方面所面临的前景和关键挑战。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Imaging current paths in silicon photovoltaic devices with a quantum diamond microscope
金刚石中氮空位中心的磁成像，也称为量子金刚石显微镜，已经成为固态器件中电荷电流空间映射的有用技术。在这项工作中，我们调查的应用光伏（PV）器件，其中的电流是由光引起的。我们开发了一个宽视场的氮空位显微镜，允许独立的刺激和测量的光伏器件，并测试我们的系统在一系列的原型晶体硅光伏器件。我们首先展示了微米级矢量磁场成像的自定义光伏器件照射的聚焦激光光斑，揭示了在短路和开路条件下的内部电流路径。然后，我们展示了时间分辨成像的光电流在叉指背接触太阳能电池，检测电流的建立和随后的衰减附近的照明点微秒分辨率。这项工作提出了一个通用的和可访问的分析平台，可能会发现在新兴的光伏技术的研究独特的应用。
2022-03-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
SolarDesign: An Online Photovoltaic Device Simulation and Design Platform
SolarDesign是一个具有自主知识产权的在线光伏器件仿真与设计平台，通过多物理场与电路级紧凑模型仿真，在保证高精度的同时将速度提升一个数量级以上，并支持量子隧穿、激子解离和离子迁移等新兴电池过程模拟。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Effect of Temperature History During Additive Manufacturing on Crystalline Morphology of Polyether Ether Ketone
高性能聚合物的增材制造参数极大地影响了热历史，从而影响了最终部件的质量。对于熔融沉积成型（FDM），这可以包括打印速度、细丝尺寸、喷嘴和腔室温度以及构建板温度。在这项研究中，商业3D打印机内部的热对流对聚醚醚酮（PEEK）的热历史和结晶形态的影响进行了研究，采用实验和数值相结合的方法。利用数字扫描量热法（DSC）和偏光显微镜（POM），PEEK样品的结晶度作为热历史的函数进行了研究。此外，使用热传递的有限元（FE）模拟（使用热电偶测量进行校准），评估了虚拟3D打印过程中零件的热历史。通过将实验和数值计算结果相关联，建立了打印参数和对流对热历史和PEEK结晶形态的影响。发现PEEK的高熔融温度导致快速的熔体冷却速率，随后是打印期间的短退火时间，导致相对低的结晶度（DOC）和小的结晶形态。
2021-09-13 physics.app-ph
On the Role of Color Temperature and Color Rendering Index of White-Light LEDs on the Theoretical Efficiency Limit of Indoor Photovoltaics
General Engineering, Tandon School of Engineering, New York University（纽约大学坦登工程学院）
本研究探讨了白光LED色温与色渲染指数对室内光伏理论效率极限的影响，发现低色温及高色渲染指数LED需采用更低带隙能量材料以提升效率。
2026-08-07 physics.app-ph
Laser-Enhanced Contact Optimization in Silicon Photovoltaics: Mechanisms, Reliability, and Predictive Process Design
University of North Carolina at Charlotte（北卡罗来纳大学夏洛特分校）
本文研究了激光增强接触优化在硅光伏中的机制与可靠性，提出预测性工艺设计方法，通过耦合多物理场过程提升电池效率和稳定性。
2026-05-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal Management of Photovoltaics using Porous Nanochannels
太阳能电池的光电转换效率取决于其温度。当太阳辐射入射到光伏（PV）面板上时，其大部分被下面的材料吸收，这增加了其内能，导致热的产生。过热的PV板会导致其性能下降，这需要一种有效的冷却机制，可以提供最佳的电力输出。在本数值工作中，采用能够消散高热通量的多孔纳米通道装置的热管理来通过将装置集成在板的背面上来调节商业PV板的温度。通过数值求解能量平衡方程，得到了光伏表面温度的时空变化规律。通过评估稳态PV表面温度与和没有热管理，冷却的程度和由此产生的电力输出的增强进行了详细研究。发现纳米通道装置显著降低PV表面温度，平均冷却31.5 oC。此外，电功率输出提高约33%，响应时间缩短至1/8，突出了使用多孔纳米通道作为热管理装置的潜力。此外，数值方法是用来开发一个通用的曲线，可以预测任何通用的热管理设备的PV冷却的程度。
2021-05-11 physics.app-ph physics.comp-ph
The influence of additives in the stoichiometry of hybrid lead halide perovskites
我们研究了在商业钙钛矿前体油墨的加工中使用精心选择的溶剂添加剂，并分析了它们对有机金属三卤化物钙钛矿光伏器件性能的影响。我们提供的证据表明，使用苯甲醛可以作为一种有效的方法，以保持溶液中的钙钛矿前体的化学计量。基于苯甲醛的添加剂工程表明可以改善三卤代钙钛矿太阳能电池的钙钛矿固态薄膜形态和器件性能。
2018-07-19 physics.app-ph
Scalable, Highly Crystalline, 2D Semiconductor Atomic Layer Deposition Process for High Performance Electronic Applications
这项工作展示了原子薄2D半导体的大面积工艺，以解锁其商业化所需的技术升级。新的原子层沉积（ALD）和转换技术产生大面积性能均匀性和可调谐性。与石墨烯一样，2D过渡金属二硫属化物（TMDC）容易受到限制其商业应用的升级挑战。它们在大衬底上均匀生长和在替代衬底上转移是具有挑战性的，同时它们通常缺乏大面积的电性能均匀性。这项工作的可扩展ALD工艺能够在大面积上均匀生长2D TMDC，同时独立控制层厚度，化学计量和结晶度，同时允许无化学转移到应用衬底。使用该工艺在柔性衬底上制造的场效应晶体管（FET）的场效应迁移率高达55 cm^2/Vs，亚阈值斜率降至80 mV/dec，开/关比为10^7。此外，非易失性存储器晶体管，使用铁电FET（FeFET）在+-5 V工作，开/关比为107和3.25 V的存储器窗口被证明。这些FeFET展示了具有多状态切换的最先进性能，适用于单晶体管非易失性存储器和突触晶体管，揭示了该过程对灵活神经形态应用的适用性。
2022-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Oxyfluoride glasses obtained through incorporation of CaF$_2$ into photovoltaic cover glass melts
本文提出以报废光伏盖板玻璃为主要原料，通过掺入CaF$_2$和增加Na$_2$CO$_3$在约1200°C低温下制备氟氧化物玻璃及玻璃陶瓷，兼具高透明度和热稳定性，从而降低玻璃行业的环境影响。
2025-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Apparatus for the measurement of birefringence maps of optical materials: the case of crystalline silicon for Einstein Telescope
本文介绍一种用于基底二维双折射测绘的高灵敏度光学偏振计，并测量 ET 低频干涉仪候选材料晶体硅，揭示其约10⁻⁷且随位置变化的双折射特性。
2025-06-11 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Vacancy enhanced cation ordering enables >15% efficiency in Kesterite solar cells
针对 CZTSSe 中 Cu-Zn 无序导致深缺陷和电荷损失的问题，提出表面空位辅助策略以促进阳离子有序化，并使不同面积器件分别达到15.4%和13.5%的效率。
2024-04-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of Hole-Transport Layer Homogeneity in Organic Solar Cells, A Multi-Length Scale Study
在薄膜有机光伏（OPV）器件中，不可再现性是一个严重的问题，因为最小的局部不均匀性可以改变相同构建的器件的整体行为而不显示明显的故障。不均匀性可能发生在器械制备的各个步骤中，并以不同的长度尺度和影响出现在所有层中。OPV器件中的空穴传输中间层（HTL）阻止了不需要的电子扩散到阳极，并纠正了氧化物电极和有机半导体之间的能量失配。最常用的是基于聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT PSS）胶体颗粒的商业油墨。然而，正是这些被怀疑会导致微观不均匀性，导致已知的设备特性的不可再现性。考虑到PEDOT：PSS酸性引起的电极腐蚀，胶体对器械均匀性的影响程度值得怀疑。在这份报告中，我们证明了胶体HTL不一定会导致设备的不均匀性和效率降低，通过比较OPV设备与不同的HTL，即从商业PEDOT：PSS油墨和MoO 3，从两种液体前体获得，导致准连续或胶体层。结合X射线衍射，原子力和开尔文探针显微镜，光电子和环境空气光电子能谱，我们讨论了从纳米到宏观尺度的层的属性，并通过空间分辨表征展示了它们对OPV器件的影响。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Predicting Trends in $V_{OC}$ Through Rapid, Multimodal Characterization of State-of-the-Art p-i-n Perovskite Devices
本文提出一种多模态计量方法，在单一集成平台上快速表征超过100个p-i-n钙钛矿器件，通过自动化分析预测开路电压趋势，从而加速筛选吸收层与电荷传输层组合以提升器件性能。
2025-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Flexible Perovskite/Silicon Monolithic Tandem Solar Cells Approaching 30% Efficiency
本研究通过提升钙钛矿相均匀性，解决了柔性钙钛矿/硅串联电池中电荷传输与应力释放的难题，实现了29.88%的认证效率，超越同类柔性光伏器件。
2025-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optimization and Performance Evaluation of Cs$_2$CuBiCl$_6$ Double Perovskite Solar Cell for Lead-Free Photovoltaic Applications
该研究通过SCAPS-1D模拟优化Cs$_2$CuBiCl$_6$双钙钛矿太阳能电池，在300K和4.3eV电子亲和力下实现24.51%效率，展示了其作为无铅光伏吸收层的潜力。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
