一、研究背景

同轴静电纺丝已经成为纳米纤维制造领域的一种多功能和强大的技术，为先进材料的设计，表征和机械洞察提供了独特的能力。这种创新的工艺包括通过同轴喷丝器同时挤出两种或两种以上同心排列的聚合物溶液或熔体，从而形成核壳结构的纳米纤维。多年来，这种方法由于其在纳米尺度上裁剪材料特性的固有优势而引起了极大的关注。这是由于它们具有适应性强的结构、较大的比表面积和独特的性能。为了应用于催化、储能、医药、过滤和传感等领域，这些纳米纤维必须具有一定的功能特性。

静电纺丝和电喷涂是两种突出的电流体动力学雾化技术，它们利用流体动力学和静电力之间的相互作用来制造精细纤维和颗粒。这些技术在药物递送、生物传感、电池和环境监测等领域显示出巨大的应用潜力。了解这些技术的基本原理是了解同轴静电纺丝技术在材料设计和应用方面所带来的进步的基础。

通过改变针形来控制共轴非混相射流，已经进行了大量的研究。聚合物已被同轴静电纺丝与添加剂范围从简单的油或颗粒到不混溶的溶液。许多研究表明，同轴静电纺丝作为一种多结构纤维，如中空纤维、并排纤维、多核-壳纤维、多通道纤维和超多孔纤维的重要方法。同轴静电纺丝还激发了人们对生物材料、药物输送、高效吸收和催化、能源材料、传感器和各种其他用途的兴趣。

此外，研究还显示了静电纺丝方法在光催化、电催化和磁响应性方面的应用。在光催化方面，主要重点在于针对提高静电纺丝二氧化钛（TiO2）纤维，光催化效能的方法。这种新颖的方法允许制备具有不同形态和框架的材料，从而增强了它们在科学领域各个学科的广泛应用

此外，Gunawardhana和同事还报道了利用静电纺丝技术制造可穿戴电子产品的研究，该研究推断，这种方法生产的纳米/超细纤维膜具有高表面积、高孔隙率和适合各种人类应用的机械性能。用于能量自主无线传感系统的可穿戴电子设备利用机械能、热能、蒸发能和太阳能发电，提供了比传统能源更多的选择。

在太阳能电池技术的背景下，同轴静电纺丝的应用一直是研究的热点，对提高光伏器件的性能和效率有着巨大的前景。Hajer Gallah等人展示了柔性聚合物基染料敏化太阳能电池（DSSCs）的合成，该电池在轻质、低成本和多用途光伏应用方面显示出巨大的潜力。该研究详细介绍了采用同轴静电纺丝技术，由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和PET复合材料与二氧化钛（PET- tio2）芯/壳纳米纤维垫制成的高多孔柔性结构。采用溶剂热合成方法制备了两种不同形状的TiO2：纳米棒状和纳米异构体状。同轴静电纺丝材料的广泛应用能够精确控制通过同轴静电纺丝产生的纳米纤维的组成、形态和结构，为优化太阳能电池材料的关键参数提供了平台。

几篇综述文章广泛地涵盖了同轴静电纺丝的各个方面，现有文献的显著差距是显而易见的。据我们所知，目前还没有一个全面的综述专门集中在揭示机理的见解和探索同轴静电纺丝在太阳能电池技术领域的新兴应用。尽管有大量的可用研究，但在当前的文献中，对同轴静电纺丝的复杂机制及其在推进太阳能电池应用中的关键作用的集中综合仍然明显缺乏。为了填补这一空白，我们的综述旨在通过对同轴静电纺丝背后复杂的机制进行彻底的研究，并阐明其在塑造太阳能电池技术领域的变革潜力，来填补这一空白。通过对最新进展的细致分析，本综述旨在不仅巩固现有知识，而且为研究人员提供明确和引人注目的资源，为同轴静电纺丝及其在太阳能中的新兴应用之间的关键相互作用提供独特的视角。因此，本文旨在全面探讨同轴静电纺丝在太阳能转换领域的设计、表征技术、机理见解和不断发展的应用前景。

本综述的最初部分提供了对同轴静电纺丝的基本原理的全面见解，阐明了影响最终纳米纤维结构的各种配置、操作参数和关键设计考虑因素。随后，我们将探索用于评估同轴静电纺纳米纤维的形态、组成和结构属性的表征方法，揭示有助于揭示其复杂特征的分析技术。

将讨论静电纺丝过程的机理，包括流体行为动力学、相分离和电场的作用，以更深入地了解影响同轴静电纺丝过程的因素。这种机理的理解对于提高纳米纤维合成的精度和可重复性至关重要。随着综述的深入，我们将特别关注同轴静电纺丝在太阳能电池技术领域的新应用。这将包括同轴电纺丝纳米纤维在太阳能电池的各种组件中的应用，如活性层、电子传输层和封装材料。同轴静电纺丝所提供的独特优势，如异质结的创建、可调的形态和改进的电荷传输特性，使其成为解决挑战和提高太阳能电池性能的引人注目的途径。

最后，本文对同轴静电纺丝技术进行了全面的综述，重点介绍了同轴静电纺丝的设计原理、表征技术、机理以及在太阳能电池技术中的应用。通过对当前研究状况和最新进展的全面检查，本综述旨在有助于更广泛地了解同轴静电纺丝的潜力，以彻底改变太阳能转换材料的制造。

二、摘要

这篇全面的综述探讨了同轴静电纺丝的多方面领域，深入研究了其复杂的设计原理，彻底的表征方法，机理见解，以及在太阳能电池领域的新兴应用。同轴静电纺丝工艺，以其独特的生产核-壳纳米纤维结构的能力而闻名，在其设计复杂性和参数影响方面进行了细致的研究。表征技术用于评估形态，结构和功能属性的同轴电纺丝纤维被阐明，提供了一个全面的了解过程及其所得材料。机械洞察部分剖析了控制同轴静电纺丝的潜在物理和化学，揭示了流体动力学、界面相互作用和相分离的复杂性。这种深入的分析有助于细致入微地理解影响纤维形态和成分的关键因素，促进对定制应用过程的知情控制。强调太阳能电池技术的新兴应用，综述展示了同轴静电纺丝在制作具有优越功能的光伏器件材料方面的多功能性。无论是增强电荷传输特性，优化光吸收，还是设计先进的电极结构，同轴静电纺丝都是一种革命性的技术，有助于太阳能收集的不断进步。通过从不同角度综合最新进展和巩固知识，本综述为研究人员，工程师和从业者寻求深入探索同轴静电纺丝，其设计复杂性，表征技术，机械基础及其在塑造未来太阳能电池技术景观中的变革作用提供了宝贵的资源

三、结论

综上所述，对同轴静电纺丝技术的综述揭示了其在太阳能电池技术领域的巨大潜力。通过细致的设计、全面的表征和深入的机理洞察，研究人员在利用芯鞘纤维的独特特性来增强太阳能电池性能方面取得了重大进展。芯-护套纤维中材料的协同组合提供了定制的功能，可以精确控制所产生的太阳能电池器件的形态、组成和性能。通过优化聚合物类型、溶剂系统和加工条件等参数，研究人员可以微调芯鞘纤维的关键属性，以满足各种太阳能电池结构的特定要求。此外，通过先进的表征技术获得的机理理解已经阐明了控制芯鞘纤维形成和性能的基本过程。这些知识不仅有助于新材料的合理设计，而且为创新制造策略的发展铺平了道路，从而进一步提高太阳能电池的性能和稳定性。

展望未来，同轴静电纺丝技术在太阳能电池技术中的新兴应用为解决可再生能源领域面临的关键挑战带来了巨大的希望。从改善光吸收和电荷传输到增强设备的灵活性和耐用性，芯鞘纤维提供了多种解决方案，可以推动下一代太阳能电池技术的进步。此外，同轴静电纺丝的跨学科性质为材料科学家、物理学家、工程师和太阳能研究人员之间的合作开辟了令人兴奋的途径。通过利用不同的专业知识和观点，未来的研究努力可以加速同轴静电纺丝材料从实验室到商业规模太阳能电池生产的转变。在未来的几年里，同轴静电纺丝技术的持续创新，加上材料科学和设备工程的持续进步，将有可能导致高效、经济、环境可持续的太阳能电池技术的发展。静电纺丝与其他电流体动力雾化（EHDA）方法的结合是一个很有前途的方向。这种方法可以进一步增强纳米结构材料的功能。此外，将同轴静电纺丝与传统的化学和物理方法相结合，可以促进纳米纤维太阳能电池的工业规模生产，从而克服当前的可扩展性挑战。随着我们努力迈向清洁能源的未来，同轴静电纺丝将在实现太阳能作为传统化石燃料的可行替代品的全部潜力方面发挥关键作用。

图1.（a-d）：电纺丝（TNFs）的TEM显微图；(b)电纺丝TCNFs；500℃下煅烧的TNFs和1000℃下煅烧的TCNFs (d) (e)和(f)显示了TCNFs分辨率的提高。

图2.同轴静电纺丝工艺示意图