本书首先介绍光伏材料领域的最新进展和面临的挑战，进而引入同步辐射表征技术在光伏材料及相关材料研究中的应用和优势。全书共6章，包括光伏材料领域的研究进展、基于同步辐射表征揭示有机太阳能电池的科学问题、基于同步辐射表征揭示钙钛矿太阳能电池的科学问题、异质界面电子结构的同步辐射研究、原位表征技术和实验装置、其他先进表征手段。

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中国科学院上海高等研究院, 上海光源, 研究员

目录
丛书序
前言
第1章 光伏材料领域的研究进展 1
1.1 太阳能电池的材料发展 1
1.1.1 硅基光伏材料的发展 2
1.1.2 多元化合物薄膜光伏材料的发展 6
1.1.3 有机光伏材料的发展 10
1.1.4 钙钛矿型光伏材料的发展 14
1.2 有机太阳能电池的主要材料体系 17
1.2.1 富勒烯体系 18
1.2.2 非富勒烯体系 20
1.2.3 全聚合物体系 22
1.2.4 小分子体系 24
1.2.5 传输层材料体系 27
1.3 钙钛矿太阳能电池的主要材料体系 30
1.3.1 有机无机杂化钙钛矿材料 31
1.3.2 全无机钙钛矿材料 32
1.3.3 无铅钙钛矿材料 32
1.3.4 低维钙钛矿材料 33
1.3.5 传输层材料体系 34
1.4 面向光伏材料领域的主要同步辐射研究方法 48
1.4.1 同步辐射软X射线谱学技术 49
1.4.2 同步辐射X射线衍射、散射技术 57
1.4.3 同步辐射X射线成像技术 63
参考文献 65
第2章 基于同步辐射表征揭示有机太阳能电池的科学问题 79
2.1 有机太阳能电池的关键科学问题 79
2.1.1 有机太阳能电池的构效关系 79
2.1.2 有机太阳能电池的稳定性 83
2.1.3 有机太阳能电池的大面积制备 92
2.2 有机光伏薄膜的结晶动力学研究 96
2.2.1 结晶动力学与光电转换性能 96
2.2.2 结晶的取向调控研究 101
2.2.3 结晶动力学加工条件调控与原位研究 105
2.3 有机光伏薄膜活性层纳米尺度相分离研究 107
2.3.1 调控相分离方法 107
2.3.2 基于GISAXS技术的相分离形貌研究 110
2.3.3 相分离过程的原位研究 113
2.4 有机光伏薄膜形貌的添加剂效应研究 115
2.4.1 添加剂与结晶形貌 115
2.4.2 添加剂对相分离的影响 116
2.4.3 添加剂效应的利弊 118
参考文献 120
第3章 基于同步辐射表征揭示钙钛矿太阳能电池的科学问题 127
3.1 钙钛矿薄膜的制备方法 127
3.2 钙钛矿结构及相关结晶结构 129
3.3 钙钛矿材料及器件的稳定性 131
3.3.1 化学稳定性 131
3.3.2 相稳定性 134
3.3.3 晶格应变及同步辐射研究 138
3.4 钙钛矿太阳能电池器件的迟滞效应 139
3.5 钙钛矿材料的结晶取向和结晶动力学过程 141
3.5.1 钙钛矿薄膜的结晶取向 141
3.5.2 钙钛矿薄膜的结晶动力学 143
3.6 前驱体溶液胶体性质及成膜过程的同步辐射研究 150
参考文献 153
第4章 异质界面电子结构的同步辐射研究 158
4.1 有机/无机半导体异质界面 159
4.1.1 界面能级结构 160
4.1.2 同步辐射谱学技术在界面电子结构和电子转移动力学研究中的应用 163
4.2 有机半导体/氧化物传输层异质界面 167
4.2.1 有机半导体/金红石型TiO2(110)界面反应及界面能级结构 167
4.2.2 有机半导体分子取向 171
4.2.3 界面电荷转移动力学 173
4.3 钙钛矿薄膜/电荷传输层异质界面 177
4.3.1 钙钛矿薄膜表面电子结构 178
4.3.2 钙钛矿薄膜/电子传输层异质界面 184
4.3.3 钙钛矿薄膜/空穴传输层异质界面 188
参考文献 192
第5章 原位表征技术和实验装置 196
5.1 液相成膜原位表征技术及其实验装置 196
5.1.1 旋涂成膜 197
5.1.2 刮涂成膜 199
5.1.3 狭缝涂布成膜 202
5.1.4 印刷成膜 203
5.2 后处理的原位表征及其实验装置 205
5.2.1 热退火原位表征和实验装置 206
5.2.2 溶剂退火原位表征和实验装置 208
5.3 稳定性的原位表征及其实验装置 210
5.3.1 热、湿度稳定性原位表征和实验装置 210
5.3.2 光稳定性原位表征和实验装置 215
5.4 柔韧性的原位表征及其实验装置 216
5.4.1 原位拉伸SAXS/WAXS表征和实验装置 216
5.4.2 柔性光伏器件制备和掠入射散射表征 223
参考文献 226
第6章 其他先进表征手段 231
6.1 同步辐射和常规手段的联用 231
6.1.1 XRD/Raman联用技术 231
6.1.2 掠入射X射线散射和UV-vis联用技术 234
6.1.3 XAFS-IR联用谱学技术 238
6.1.4 其他联用技术 240
6.2 基于衍射极限环的同步辐射实验方法及其应用 243
6.2.1 基于衍射极限环的同步辐射光源发展过程及其主要特点 243
6.2.2 基于衍射极限环的同步辐射技术及应用实例 244
6.3 基于X射线自由电子激光的相关技术及其应用 248
6.3.1 自由电子激光技术的发展及其主要特点 248
6.3.2 X射线自由电子激光相关技术及应用实例 249
参考文献 250