低维氧化钨材料在光电领域的应用有哪些?

低维氧化钨材料在光电领域的应用有哪些?

低维氧化钨材料在光电领域的应用主要体现在以下几个方面:

一、太阳能电池

1.空穴传输层材料

在有机聚合物太阳能电池和钙钛矿太阳能电池中,空穴传输层是介于阳极和光活性层之间的一种功能性材料,能够有效收集和传输空穴,抑制空穴与电子复合。氧化钨(WOx)作为一种过渡金属氧化物材料,具有化学稳定性好、载流子迁移率高、W/O化学计量可调控、能级结构可调控、价格低廉等优点,可将其作为空穴传输层制备有机聚合物及钙钛矿太阳能电池。

有研究表明,通过合成聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)包覆的氧化钨基纳米材料(WOX@PEDOT),并将其作为空穴传输层材料制备p-i-n型平面钙钛矿太阳能电池,器件的平均光电转换效率可达到较高水平。进一步将PEDOT包覆的氧化钨基纳米材料掺杂在PEDOT:PSS中,制备出的器件平均光电转化效率还可进一步提升,同时提高了电池的稳定性。

  1. 提升光伏电池效率与稳定性:

氧化钨作为空穴传输层材料,能够优化光伏器件的界面,加快空穴的传输速度,减少光生电子-空穴对的复合,从而提高光伏电池的转换效率。氧化钨的化学稳定性和高载流子迁移率有助于提升光伏器件的长期运行稳定性,确保光伏组件在恶劣环境条件下的稳定性能。相比于其他昂贵的空穴传输层材料,氧化钨的价格较为低廉,有助于降低光伏电池的制造成本。

二、电致变色器件

电致变色器件能够用于制备智能窗户,动态地调节太阳光输入或输出,可广泛地应用于建筑外墙、汽车、飞机、宇宙飞船等领域。 在建筑物外墙玻璃上的应用,可以主动地调节太阳光输入或输出,达到冬暖夏凉的目的,符合节能、环保的要求。

三、光电器件与传感器

低维氧化钨材料还可用于制备光电器件的基本单元,如光电探测器、光电开关等。 由于其独特的电学和光学性质,氧化钨材料还可用于制作光传感器、气体传感器等,用于检测光强、气体浓度等参数。

低维氧化钨材料在光电领域具有广泛的应用前景和重要的研究价值。随着制备技术的不断进步和应用领域的不断拓展,相信未来会有更多新型的低维氧化钨材料被开发出来并应用于各个领域。

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