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问答集锦——不可错过的荧光前沿应用在线讲座精华都在这里了~

2022-07-11 12:42:16  来源:HORIBA 科学仪器事业部 浏览量:193次
【导读】提问环节大家积极响应,让我们一起来看看老师们都回答了哪些问题吧

6月25日,我们成功举办了荧光前沿应用在线讲座——纳米光学探针、钙钛矿太阳能电池。讲座中,谭海仁教授、张燕副教授以及2位HORIBA荧光应用工程师田程和王红静,分别分享了他们的研究经验和成果。提问环节大家积极响应,让我们一起来看看老师们都回答了哪些问题吧~


Q1

请问目前提高全钙钛矿叠层电池的转化效率的关键在哪?

最主要的关键在于两点,第 一个是如何解决宽带隙钙钛矿电池开路电压损失比较大的问题。第二个是如何改善窄带隙钙钛矿材料,不断提升它的光电质量,从而去提高它的扩散长度,这样可以增加窄带隙钙钛矿材料的厚度,从而获得更高的短路电流。除此之外我们还要进一步优化电荷传输层材料,因为电荷传输层材料的寄生光吸收还是比较大的,如果把这一部分光学的问题解决,我们就可以实现短路电流的大幅度提升,基于此可以提升全钙钛矿叠层电池的转化效率。

Q2

2D钙钛矿包覆层是Pb基,不含Sn的吗?

没有进行深入的研究,我个人的理解是这个超薄的钙钛矿包覆层也是Pb-Sn共混的,因为前驱体溶液中是一个Pb-Sn共混的溶液。

Q3

稳态荧光谱中Y轴为CPS数值,一般都是几千-几万以上。请问您PPT荧光图中Y轴PL强度0.0-0.5,是如何计算出来的? 

我们在y轴的数值在最上面还有一个乘以10的5次方,为了显示方便,把这个放在了最上面。

Q4

铅基较无铅钙钛矿作为钙钛矿电池的优势在哪?

最 大的优势有两点。第 一个是纯铅钙钛矿的光电质量要高很多,做出来的电池的效率会高很多。第二个是纯Pb钙钛矿相比于纯Sn钙钛矿没有氧化的问题。

Q5

目前全钙钛矿叠层太阳能电池的器件面积可以做到多大?

以后的组件应该可以做到1*2m2。

Q6

请问Sn基钙钛矿太厚的话不会影响其载流子传输吗?厚度和载流子的传输是相互制约的吗?

会影响。因此要提升载流子的寿命,提高扩散长度,在这个前提下,增加厚度,也不会影响到载流子的传输。

是相互制约的,因此也需要提高扩散长度。

Q7

谭老师,纯干法钙钛矿的可行性怎么样?

我理解的是真空法制备钙钛矿的可行性。真空法制备钙钛矿是一个很好的方法,目前制备大面积半导体薄膜是没有使用溶液法的。真空法在制备如OLED这些大面积薄膜上的方法是可以借鉴的,因此真空法制备大面积钙钛矿组件的可行性是很高的。重 点需要解决的问题是,目前真空法制备出来的钙钛矿光电质量不如溶液法。因此这是将来需要重 点关注的一个问题。

Q8

您认为封装技术会完全的解决钙钛矿的稳定性问题吗?稳定性需要在什么环境下测试才是最有效的呢?

封装技术对稳定性是很重要的,但是封装技术主要是解决隔绝水氧的作用,无法解决热稳定性与光稳定性,因此我们对于钙钛矿材料和器件本身的稳定性提升也是需要进一步研究的。

最 好的测试条件是拿到实际工作环境下进行测试。在实验室的话,可以做一个封装以后,放在空气中做在最 大功率点长期稳定性的测试。

Q9

晶硅/钙钛矿叠层组件以什么样的方式串联

像正常的单晶硅电池的串联方式即可,但是需要注意在焊接的过程中温度的控制,避免高温影响到钙钛矿材料。

Q10

谭老师,PCBM长碳链与C60相比,有哪些优缺点?

PCBM的优势是长碳链的引入很适合溶液加工,C60的好处在于很适合做真空层积。需要根据工艺的特点来选择。同时PCBM的长碳链也是可以进行设计,比如引入钝化基团,使得钙钛矿材料的表面得到钝化。

Q11

请问谭老师,您认为基于氧化镍的宽带隙钙钛矿太阳能电池的开路电压较低的本质原因是什么,有哪些可能的解决方案?

我认为主要有2个方面。第 一个是氧化镍与宽带隙钙钛矿电池的能级匹配不是很好,导致开路电压降低。第二个是界面复合较大,因为溶液法做出来的氧化镍表面的缺陷态密度比较高,同时宽带系钙钛矿生长在氧化镍上时,也容易形成缺陷态。

解决方案是通过表面改性,第 一个使得能级更加匹配,第二个是降低界面复合。

Q12

请问下您所研究的叠层钙钛矿稳定性情况目前进展是怎样的?

与单层钙钛矿电池的稳定性相当,单层电池的很多稳定性提升的策略,都可以用于叠层电池。

在叠层电池中使用到的钙钛矿材料的带隙比常规钙钛矿材料更大,因此需要去研究如何在长期光照情况下,抑 制碘和溴的相分离现象。因此需要关注光照稳定性。


问题集锦

张燕 副教授


Q1

请问老师,纳米粒相对于单独的有机小分子荧光探针有什么独特的无法取代的优势?因为如果前提是运用到生物体内,像一些药物都是纯的有机分子,即使这样还要考虑异构体。纳米粒量子点这些组分相对复杂,真正应用是很难的。

有机小分子荧光探针是一类已经发展多年的荧光探针,具有结构简单、合成方便、选择性高、灵敏度高和抗干扰能力突出等优点,广泛的应用在生物检测、环境检测、防伪等方面。但是其也存在光漂白性强、光稳定性弱、生物利用力度低等问题。随着纳米技术的发展,纳米荧光探针呈现出如光学性质随着纳米尺寸/结构可调、在肿瘤等病灶部位的聚集效果好等特点,受到了越来越多的关注。可以通过合理的设计和制备纳米荧光探针,优化光化学等特性,实现其在生物体及对某些特异的生物标志物等的高特异、高灵敏成像。

无机纳米颗粒长期毒性确实是其在生物体内应用的重要关注点,这也是我们面临的机遇和挑战。通过合理的设计和构建新型无机荧光探针,优化其理化性质,使其发挥更好的成像作用的同时降低毒性,这也值得我们通过更多深入的研究,去理解相关的影响因素,解决或者缓解这些问题,使其发挥更好的成像效果的同时降低毒性。

Q2

用稀土离子作为荧光探针做生物成像的,也有很多老师是利用近红外二区的发光的,请问:上转换相比近红外二区,有哪些优势?

由于近红外II区成像具有光散射性弱、光吸收小,因此在生物成像领域受到广泛的关注,因此产生了越来越多的近红外II区探针。然而,目前绝大多数的近红外II区探针尚无法对特定的生物标志物实现激活型成像。通过结合小分子荧光探针,合理的设计上转换纳米探针,可以有效实现激活型成像,不仅能显著的提高成像信噪比,同时能显著提高成像的特异性和灵敏度。

Q3

请问在细胞毒性方面,稀土纳米颗粒是什么样的水平?

纳米颗粒在细胞、生物体的毒性是由多因素的共同决定的,例如纳米粒的构型、粒径、表面修饰、电位等。因此,通过综合考虑多种因素来衡量其细胞毒性。

Q4

考虑量子效率方面,探针标记显示下限是怎样的?

生物标记不仅仅是探针发光中心强度的问题,还有更多其他的影响因素。因此,要结合多方面的因素来考虑。

Q5

是否也有考虑上转换和下转换同时作为标记指征的?

是的,正在考虑。

Q6

在上转换表征上,寿命调控除了微妙毫秒级别,是否存在纳秒的衰减过程?

由于稀土元素的4f电子的特征,常见的稀土上转换寿命一般是在微秒-毫秒的范围;此外,三重态-三重态湮灭的上转换体系的寿命存在纳秒衰减,可以通过选择合适的敏化剂和发光中心,来实现上转换过程。

Q7

张教授好!想问一下,有机荧光有上传换现象吗?这种上转换荧光必须做成核壳结构吗?直接用核层可以吗?

有机荧光的上转换现象,例如三重态-三重态湮灭。核壳结构是增强上转换荧光的有效方式之一,因此很多的上转换纳米粒是做成这样的核壳结构。可以通过选择合适的发光中心和敏化剂,结合构型设计和优化,是可以采用壳层设计的。

Q8

张教授好!想再问一下,这种稀土荧光应该是疏水的吧?怎么被水性的细胞吸收呢?

由于采用的是热降解的合成方法,所形成的稀土纳米粒是疏水的。因此,在后续的研究中是需要通过表面修饰例如PEG等增加其水溶性,实现其后续的生物应用。


问题集锦

田程 王红静


Q1

田老师,寿命测试时自动聚焦如何实现的?

通过自动修正聚焦镜的位置,根据检测器检测到的信号大小,来寻找信号最 强的点,在该位置固定聚焦镜的位置

Q2

田老师,单晶测试寿命时,背底的信号为什么会那么强?有些样品不会?(MAPbI3)

如果样品信号比较弱,测试所需的时间就会变长,导致背底信号被累积的越高。

Q3

王老师您好,请问SSTD是什么原理呢?能达到那么快的采集?我们一般都是用mcs测采集时间确实挺长的。

SSTD是属于一次脉冲就可以采集所有时间通道里的全部信号,所有采集速度会非常快。其实MCS模式测试也算是比较快的采集模式了。如果你在测试时确实遇到测试时间特别长的情况,请您联系我们,可以通过优化设置参加,适当缩短采集时间。


标签:封装技术 , 纳米光学探针 , 钙钛矿太阳能电池 , 有机小分子荧光探针
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