钙钛矿量子点光谱调控的辐致光伏效应同位素电池研究
发布时间：2021-08-18 17:00
针对空间应用低功耗微机电系统对长寿命电源的应用需求,本文提出了钙钛矿量子点辐致光伏效应同位素电池。重点对电池中材料制备表征、量子点辐致荧光机理、荧光光谱调控、电池输出性能测试以及性能增益分析等方面开展了研究工作。主要研究内容概括如下:1)探究了钙钛矿量子点辐致荧光机理。高温热注入法制备了不发射波长的钙钛矿量子点CsPbX3（X=Cl、Br、I）,其发射光谱可覆盖可见光波段400-750 nm。针对量子点薄膜制备工艺进行优化改进,共混法制备量子点薄膜的厚度范围为100-150μm。改进工艺采用原位聚合法制备量子点薄膜,获得更广的薄膜厚度范围（24-342μm）以及更优异的光学透射率。针对以甲苯、正己烷为溶剂的CsPbBr3量子点展开研究,量子点的平均粒径分别为8.13 nm和9.63 nm。甲苯溶剂量子点在不同辐照环境下,X射线与量子点直接作用产生辐致荧光的比例占全部荧光18.1%以上。正己烷溶剂量子点的辐致荧光全部由量子点本身产生,且量子点对X射线通量具有显著的线性响应。2)利用量子点实现了传统荧光材料的光谱调控。遴选量子点调控PPO的发射光...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同位素电池类型辐射热转换的机理是将放射性同位素衰变产生的衰变热通过不同热能量转换方式最终转换
图 1.2 温差热电同位素电池:（a）Seebeck 效应原理示意图，（b）首台国产210Po 温差热电同位素电池，（c）美国 Curiosity 火星探测车搭载 MMRTG 电池以辐射粒子转换为换能机理的同位素电池具有长周期服役寿命、强环境适应性、高工作稳定性且无需反复维护，除此之外辐射粒子转换同位素电池还具有可实现微型化的优点，具有微型化特点的同位素电池可适用于空间应用中的 MEMS 系统。根据其具体的能量转换机制机制又可细分为：直接换能和间接换能。直接换能机制中，对辐致伏特效应同位素电池已被广泛研究和应用，例如：首枚氚辐致伏特效应同位素电池由美国 City Labs 实验室研制并报道，名为Nano-Tritium。Nano-Tritium 核电池采用了氢同位素衰变产生能量，面积 2 cm2提供 1.4 V 的能量输出，面积 7 cm2可提供 5 V 的充电电压，但电流较低，需要并联多块才能达到移动设备的充电需求，可提供 20 年的持续电力输出，见图 1.3（a）；俄罗斯 Bormashov 研究员等[32]设计了一种以63Ni 作为放射源，基于金刚石材料肖特基结的辐致伏特效应核电池电池，实现接近 1 μW的输出功率，其中每立方厘米的功率密度为 101 μW。由于63Ni 的半衰期为 100.1 年，每克同位素电池的功率约为 3300 Mw/h，这一指标是化学电池的 9-10 倍，如图 1.3（b）；美国密苏里大学的 Wacharasindhu T 教授等[29-31]利用液态 Se 半导体材料与液态35S 放射源混合，设计铝箔电
以辐射粒子转换为换能机理的同位素电池具有长周期服役寿命、强环境适应性、高工作稳定性且无需反复维护，除此之外辐射粒子转换同位素电池还具有可实现微型化的优点，具有微型化特点的同位素电池可适用于空间应用中的 MEMS 系统。根据其具体的能量转换机制机制又可细分为：直接换能和间接换能。直接换能机制中，对辐致伏特效应同位素电池已被广泛研究和应用，例如：首枚氚辐致伏特效应同位素电池由美国 City Labs 实验室研制并报道，名为Nano-Tritium。Nano-Tritium 核电池采用了氢同位素衰变产生能量，面积 2 cm2提供 1.4 V 的能量输出，面积 7 cm2可提供 5 V 的充电电压，但电流较低，需要并联多块才能达到移动设备的充电需求，可提供 20 年的持续电力输出，见图 1.3（a）；俄罗斯 Bormashov 研究员等[32]设计了一种以63Ni 作为放射源，基于金刚石材料肖特基结的辐致伏特效应核电池电池，实现接近 1 μW的输出功率，其中每立方厘米的功率密度为 101 μW。由于63Ni 的半衰期为 100.1 年，每克同位素电池的功率约为 3300 Mw/h，这一指标是化学电池的 9-10 倍，如图 1.3（b）；美国密苏里大学的 Wacharasindhu T 教授等[29-31]利用液态 Se 半导体材料与液态35S 放射源混合，设计铝箔电极同时形成肖特基结所制备的辐致伏特效应同位素电池，如图 1.3（c）。在辐射粒子转换中还包括有辐致光伏效应[33]、压电悬臂梁[34, 35]、衰变耦合 LC 震荡和磁约束电磁辐射等，在此不作详细介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子点材料应用于发光二极管的研究进展[J]. 郝艺,徐征,李赫然,李青. 材料科学与工程学报. 2018(01)
[2]有机晶体闪烁体生长的熔体法及其特点[J]. 刘秀华,谭昭怡,袁永刚,蔺金贤. 中国材料进展. 2017(09)
[3]量子点荧光材料在照明和显示领域的研究进展[J]. 侯艳,任博,秦璐,肖金龙. 材料导报. 2016(15)
[4]微纳机电系统（MEMS/NEMS）前沿[J]. 李志宏. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[5]Si基（63）Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析[J]. 汤晓斌,丁丁,刘云鹏,陈达. 中国科学:技术科学. 2012(06)
[6]GaN基β辐射伏特效应微电池的优化设计研究[J]. 汤晓斌,刘云鹏,丁丁,陈达. 中国科学:技术科学. 2012(04)
[7]辐射伏特效应同位素电池研究进展[J]. 罗顺忠,王关全,张华明. 同位素. 2011(01)
[8]一种基于PIN结的硅基微型核电池研究[J]. 乔大勇,陈雪娇,任勇,藏博,苑伟政. 物理学报. 2011(02)
[9]具有独特用途的放射性同位素电池[J]. 沈天健,梁代骅,蔡建华,戴志敏,夏汇浩,王建华,孙森,俞国军,王晓,王东兴,刘鑫. 核技术. 2010(08)
[10]放射性同位素温差发电器在深空探测中的应用[J]. 张建中,任保国,王泽深,郑海山. 宇航学报. 2008(02)
本文编号：3350275
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同位素电池类型辐射热转换的机理是将放射性同位素衰变产生的衰变热通过不同热能量转换方式最终转换
图 1.2 温差热电同位素电池:（a）Seebeck 效应原理示意图，（b）首台国产210Po 温差热电同位素电池，（c）美国 Curiosity 火星探测车搭载 MMRTG 电池以辐射粒子转换为换能机理的同位素电池具有长周期服役寿命、强环境适应性、高工作稳定性且无需反复维护，除此之外辐射粒子转换同位素电池还具有可实现微型化的优点，具有微型化特点的同位素电池可适用于空间应用中的 MEMS 系统。根据其具体的能量转换机制机制又可细分为：直接换能和间接换能。直接换能机制中，对辐致伏特效应同位素电池已被广泛研究和应用，例如：首枚氚辐致伏特效应同位素电池由美国 City Labs 实验室研制并报道，名为Nano-Tritium。Nano-Tritium 核电池采用了氢同位素衰变产生能量，面积 2 cm2提供 1.4 V 的能量输出，面积 7 cm2可提供 5 V 的充电电压，但电流较低，需要并联多块才能达到移动设备的充电需求，可提供 20 年的持续电力输出，见图 1.3（a）；俄罗斯 Bormashov 研究员等[32]设计了一种以63Ni 作为放射源，基于金刚石材料肖特基结的辐致伏特效应核电池电池，实现接近 1 μW的输出功率，其中每立方厘米的功率密度为 101 μW。由于63Ni 的半衰期为 100.1 年，每克同位素电池的功率约为 3300 Mw/h，这一指标是化学电池的 9-10 倍，如图 1.3（b）；美国密苏里大学的 Wacharasindhu T 教授等[29-31]利用液态 Se 半导体材料与液态35S 放射源混合，设计铝箔电
以辐射粒子转换为换能机理的同位素电池具有长周期服役寿命、强环境适应性、高工作稳定性且无需反复维护，除此之外辐射粒子转换同位素电池还具有可实现微型化的优点，具有微型化特点的同位素电池可适用于空间应用中的 MEMS 系统。根据其具体的能量转换机制机制又可细分为：直接换能和间接换能。直接换能机制中，对辐致伏特效应同位素电池已被广泛研究和应用，例如：首枚氚辐致伏特效应同位素电池由美国 City Labs 实验室研制并报道，名为Nano-Tritium。Nano-Tritium 核电池采用了氢同位素衰变产生能量，面积 2 cm2提供 1.4 V 的能量输出，面积 7 cm2可提供 5 V 的充电电压，但电流较低，需要并联多块才能达到移动设备的充电需求，可提供 20 年的持续电力输出，见图 1.3（a）；俄罗斯 Bormashov 研究员等[32]设计了一种以63Ni 作为放射源，基于金刚石材料肖特基结的辐致伏特效应核电池电池，实现接近 1 μW的输出功率，其中每立方厘米的功率密度为 101 μW。由于63Ni 的半衰期为 100.1 年，每克同位素电池的功率约为 3300 Mw/h，这一指标是化学电池的 9-10 倍，如图 1.3（b）；美国密苏里大学的 Wacharasindhu T 教授等[29-31]利用液态 Se 半导体材料与液态35S 放射源混合，设计铝箔电极同时形成肖特基结所制备的辐致伏特效应同位素电池，如图 1.3（c）。在辐射粒子转换中还包括有辐致光伏效应[33]、压电悬臂梁[34, 35]、衰变耦合 LC 震荡和磁约束电磁辐射等，在此不作详细介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子点材料应用于发光二极管的研究进展[J]. 郝艺,徐征,李赫然,李青. 材料科学与工程学报. 2018(01)
[2]有机晶体闪烁体生长的熔体法及其特点[J]. 刘秀华,谭昭怡,袁永刚,蔺金贤. 中国材料进展. 2017(09)
[3]量子点荧光材料在照明和显示领域的研究进展[J]. 侯艳,任博,秦璐,肖金龙. 材料导报. 2016(15)
[4]微纳机电系统（MEMS/NEMS）前沿[J]. 李志宏. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[5]Si基（63）Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析[J]. 汤晓斌,丁丁,刘云鹏,陈达. 中国科学:技术科学. 2012(06)
[6]GaN基β辐射伏特效应微电池的优化设计研究[J]. 汤晓斌,刘云鹏,丁丁,陈达. 中国科学:技术科学. 2012(04)
[7]辐射伏特效应同位素电池研究进展[J]. 罗顺忠,王关全,张华明. 同位素. 2011(01)
[8]一种基于PIN结的硅基微型核电池研究[J]. 乔大勇,陈雪娇,任勇,藏博,苑伟政. 物理学报. 2011(02)
[9]具有独特用途的放射性同位素电池[J]. 沈天健,梁代骅,蔡建华,戴志敏,夏汇浩,王建华,孙森,俞国军,王晓,王东兴,刘鑫. 核技术. 2010(08)
[10]放射性同位素温差发电器在深空探测中的应用[J]. 张建中,任保国,王泽深,郑海山. 宇航学报. 2008(02)
本文编号：3350275
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