钙钛矿太阳能电池研究进展
钙钛矿太阳能电池研究进展
钙钛矿太阳能电池研究进展一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增长,钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术,近年来受到了广泛关注。
钙钛矿材料因其独特的光电性质和可调带隙结构,在太阳能电池领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在全面综述钙钛矿太阳能电池的研究进展,从材料设计、电池结构、制备工艺到性能优化等方面进行深入探讨。
我们将首先回顾钙钛矿太阳能电池的发展历程,然后重点介绍其基本原理、关键材料和最新研究成果。
本文还将讨论钙钛矿太阳能电池当前面临的挑战,如稳定性、可重复性和大面积制备等问题,并展望未来的发展方向。
通过本文的综述,我们期望能为读者提供一个全面而深入的了解钙钛矿太阳能电池的研究进展和前景的视角。
二、钙钛矿太阳能电池的发展历程钙钛矿太阳能电池的发展历程可以追溯到21世纪初。
在2009年,日本科学家Miyasaka首次将钙钛矿材料应用于染料敏化太阳能电池中,实现了约8%的光电转换效率,这一开创性的研究为钙钛矿太阳能电池的发展奠定了基础。
然而,初期的钙钛矿太阳能电池效率较低,稳定性差,难以应用于实际生产中。
随后,科研人员通过不断改进材料组成、优化电池结构、提高制备工艺等方法,逐步提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
2012年,韩国科学家Park和Grätzel等人成功制备出了光电转换效率超过9%的钙钛矿太阳能电池,这一突破性的成果引起了全球科研人员的广泛关注。
进入21世纪10年代后期,钙钛矿太阳能电池的研究进入了快速发展阶段。
科研人员通过深入研究钙钛矿材料的物理化学性质、界面工程、载流子传输机制等方面,不断优化电池性能。
随着制备技术的不断进步,钙钛矿太阳能电池的尺寸逐渐增大,从最初的微米级发展到厘米级,甚至更大面积的柔性电池,使得钙钛矿太阳能电池在商业化应用中展现出巨大的潜力。
目前,钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已经超过25%,并且在大面积模块制备、稳定性提升等方面也取得了显著进展。
黄维团队钙钛矿太阳能电池总结
黄维团队钙钛矿太阳能电池总结1.引言太阳能作为清洁能源的代表之一,一直受到广泛关注。
近年来,钙钛矿太阳能电池以其高效能转换率和低成本而备受研究者青睐。
本文将总结黄维团队在钙钛矿太阳能电池领域的研究成果和进展。
2.钙钛矿太阳能电池简介钙钛矿太阳能电池是一种新型的薄膜太阳能电池,其光电转换效率高达20%以上,且制备过程相对简便,成本较低。
它的主要组成是钙钛矿光敏层、电子传输层和阳极。
2.1钙钛矿光敏层钙钛矿光敏层是钙钛矿太阳能电池的核心部分,它能够将阳光中的光能转化为电能。
通过选择合适的钙钛矿材料和优化制备工艺,可以提高钙钛矿光敏层的光吸收和电子传输效果。
2.2电子传输层电子传输层用于提供电子传输通道,从而有效收集光生电子。
常用的电子传输层材料有二氧化钛、氧化锌等。
2.3阳极阳极通常使用导电玻璃或透明导电聚合物材料。
它既能够帮助电子流动,又能够让阳光透过透明阳极层到达钙钛矿光敏层。
3.黄维团队的研究成果黄维团队在钙钛矿太阳能电池领域取得了许多重要研究成果,为该领域的发展做出了突出贡献。
以下是其中的几个方面:3.1钙钛矿材料研究黄维团队对不同类型的钙钛矿材料进行了广泛的研究,包括有机-无机杂化钙钛矿、全无机钙钛矿等。
他们发现不同材料的特性和性能有所差异,为进一步提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性提供了理论依据。
3.2制备工艺优化黄维团队在制备工艺上进行了精细调控,通过优化钙钛矿光敏层的厚度、晶粒大小等参数,提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
同时,他们还改进了电子传输层和阳极的制备方法,进一步提高了电池性能。
3.3长期稳定性研究黄维团队关注钙钛矿太阳能电池的长期稳定性问题,通过测试和分析,他们发现了钙钛矿材料的退化机制,并提出了相应的改进方案,延长了电池的使用寿命。
3.4薄膜太阳能电池集成除了钙钛矿太阳能电池的研究,黄维团队还开展了薄膜太阳能电池的集成研究。
他们将钙钛矿太阳能电池与其他材料的太阳能电池进行了组合,实现了能量的更高转化效率。
《2024年无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究》范文
《无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,能源需求持续增长,寻找清洁、可持续的能源成为了世界各国的共识。
其中,钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本等优势备受关注。
近年来,关于无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的研究逐渐增多,本文旨在探讨其制备方法及性能研究。
二、无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备1. 材料选择无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备主要涉及钙钛矿材料、导电基底、碳电极等材料的选用。
钙钛矿材料为光电转换的关键,导电基底应具备良好的导电性和透明度。
此外,需注意所选材料的稳定性和环保性。
2. 制备流程(1)制备导电基底:选择合适的导电玻璃基底,进行清洗和预处理。
(2)制备钙钛矿层:采用溶液法或气相沉积法将钙钛矿材料制备成薄膜,并对其进行退火处理。
(3)制备碳电极:在钙钛矿层上涂覆碳电极材料,并进行热处理。
(4)完成电池组装:将电极与其他组件进行组装,形成完整的太阳能电池。
三、无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的性能研究1. 光电性能分析通过测量电池的电流-电压曲线,分析其开路电压、短路电流、填充因子等关键参数。
同时,采用光谱响应测试、量子效率测试等方法,研究电池的光电转换效率及稳定性。
2. 结构与形貌分析利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段,对电池的结构和形貌进行表征。
通过分析钙钛矿层的结晶度、颗粒大小及分布等,探讨其光电性能的影响因素。
3. 稳定性测试在光照、湿度等不同环境条件下,对电池进行长时间稳定性测试。
通过对比不同条件下电池的性能变化,评估其实际应用潜力。
四、实验结果与讨论经过一系列实验,我们成功制备了无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池。
通过光电性能分析,我们发现该电池具有较高的开路电压和短路电流,填充因子也表现出色。
在结构与形貌分析中,我们发现钙钛矿层的结晶度良好,颗粒分布均匀。
在稳定性测试中,该电池在光照和湿度环境下均表现出较好的稳定性。
钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展
钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增长,太阳能电池作为将太阳能直接转换为电能的装置,受到了广泛关注。
在众多太阳能电池技术中,钙钛矿太阳能电池因其高光电转换效率、低成本和易于制备等优点,成为近年来研究的热点。
钙钛矿太阳能电池中的电子传输材料在提升电池性能方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在全面概述钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展,包括材料类型、性能优化、工作机制以及面临的挑战和未来的发展趋势。
通过对电子传输材料的深入研究,我们可以更好地理解钙钛矿太阳能电池的工作原理,从而推动其光电转换效率的提升,为太阳能电池的商业化应用提供有力支持。
二、钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的分类与特点钙钛矿太阳能电池中的电子传输材料是提升电池性能的关键要素之一。
这些材料的主要功能是在太阳光照射下,有效地收集和传输光生电子,以提高电池的光电转换效率。
根据材料的性质和应用方式,电子传输材料可以分为以下几类,并各具特点。
金属氧化物:金属氧化物如二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)等,是常见的电子传输材料。
它们具有良好的电子迁移率和稳定性,能够有效地传输电子并阻挡空穴。
金属氧化物还可以通过表面修饰和纳米结构设计等方法进一步优化其电子传输性能。
有机聚合物:有机聚合物如聚3,4-乙二氧基噻吩(PEDOT:PSS)等,也广泛应用于钙钛矿太阳能电池中。
这类材料具有良好的导电性和可加工性,能够与钙钛矿层形成良好的界面接触。
然而,有机聚合物的稳定性较差,容易受到光照和湿度等环境因素的影响。
碳基材料:碳基材料如碳纳米管(CNTs)和石墨烯等,具有优异的导电性和稳定性,是近年来备受关注的电子传输材料。
它们能够有效地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率,并且具有良好的应用前景。
复合材料:复合材料是将两种或多种材料结合在一起形成的新型材料。
通过合理的设计和优化,复合材料可以综合各种材料的优点,进一步提高钙钛矿太阳能电池的性能。
钙钛矿太阳能电池国内外现状和发展趋势
钙钛矿太阳能电池国内外现状和发展趋势钙钛矿太阳能电池是一种新型的高效太阳能电池技术,具有高转换效率、低成本、可制备柔性器件等优点,因此备受关注。
本文将从国内外现状和发展趋势两个方面来探讨钙钛矿太阳能电池的发展情况。
一、国内现状近年来,中国在钙钛矿太阳能电池领域取得了显著进展。
国内多所高校和研究机构投入大量资源进行钙钛矿太阳能电池的研究和开发工作。
在材料研究方面,中国科学院、清华大学等机构提出了一系列改进和创新,如引入新的钙钛矿材料、优化电池结构等。
在工艺制备方面,国内研究机构不断改进制备工艺,提高了钙钛矿太阳能电池的制备效率和稳定性。
此外,国内企业也开始投入到钙钛矿太阳能电池的生产中,推动了产业化进程。
二、国外现状国外在钙钛矿太阳能电池领域的研究也非常活跃。
英国、美国、德国等国家的研究机构和企业在钙钛矿太阳能电池的研究和开发方面取得了很多成果。
例如,英国牛津大学的研究团队提出了一种新型的钙钛矿太阳能电池结构,大大提高了电池的稳定性和光电转换效率。
美国麻省理工学院的研究团队开发了一种可弯曲的钙钛矿太阳能电池,为柔性电子设备的应用提供了新的可能性。
三、发展趋势从国内外现状来看,钙钛矿太阳能电池的发展前景非常广阔。
未来的发展趋势主要集中在以下几个方面:1. 材料研究:钙钛矿太阳能电池的性能取决于材料的选择和优化。
未来的研究将聚焦于寻找更好的钙钛矿材料,提高电池的光电转换效率和稳定性。
2. 工艺制备:制备工艺的改进将有助于提高钙钛矿太阳能电池的制备效率和降低成本。
例如,采用新的工艺能够实现大规模生产,推动产业化进程。
3. 应用拓展:钙钛矿太阳能电池不仅可以用于传统的光伏发电,还可以应用于电动汽车、移动设备、建筑一体化等领域。
未来的发展将会进一步拓展钙钛矿太阳能电池的应用领域。
4. 环境友好:钙钛矿太阳能电池具有较低的能源消耗和环境污染,是一种环境友好型能源技术。
未来的发展将更加注重钙钛矿太阳能电池的可持续性和环境友好性。
《2024年碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》范文
《碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》篇一一、引言随着科技的进步和人类对可再生能源的追求,太阳能电池作为一种清洁、高效的能源转换设备,其研究与应用日益受到重视。
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)以其高效率、低成本和可调谐的光电性能等优点,在光伏领域中崭露头角。
本文将重点探讨碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备过程及其性能研究。
二、碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备1. 材料选择与准备制备碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池,首先需要选择合适的材料。
本实验选用碳基材料作为电极,CsPbBr3作为钙钛矿吸光层。
在实验前,需准备好纯度较高的Cs源、Pb源以及Br 源等原料。
2. 电池制备步骤(1)制备导电玻璃基底:选用导电玻璃作为电池的基底,通过清洗、烘干等步骤处理后,待用。
(2)制备碳基电极:将碳基材料均匀涂布在导电玻璃上,形成电极。
(3)制备钙钛矿吸光层:将CsPbBr3材料溶解在适当的溶剂中,形成溶液后均匀涂布在碳基电极上,形成钙钛矿吸光层。
(4)制备电子传输层和空穴传输层:分别在钙钛矿吸光层上涂布电子传输层和空穴传输层材料。
(5)完成电池组装:将电池置于特定环境下进行热处理,使各层材料充分结合,形成完整的太阳能电池。
三、性能研究1. 性能参数测定对制备好的碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池进行性能测试,包括光电转换效率、开路电压、短路电流等参数的测定。
2. 结果分析通过分析测试结果,我们可以得出以下结论:(1)碳基电极具有较好的导电性和稳定性,能够有效地收集光生电流。
(2)CsPbBr3钙钛矿吸光层具有较高的光吸收能力和合适的光学带隙,有利于提高太阳能电池的光电转换效率。
(3)电子传输层和空穴传输层的引入,有助于提高电池的载流子传输性能和降低界面电阻。
(4)通过优化制备工艺和材料选择,可以有效提高碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的性能。
柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展
柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展郭金实【摘要】perovskite solar cell is in recent years the field of solar cell[]a star,in less than 7 years,its efficiency from 22% to 3.8% increasedrapidly.Due to the perovskite material itself can be prepared at low temperature,so it has the characteristics of light weight, flexible,wide applicability,and so on,it has been widely studied.The main research direction and the current research progress of the n-i-p and p-i-n are introduced in this paper.The main research directions and the current research progress are introduced.Finally,it points out the main problems and challenges in the field of flexible perovskite solar cells,and makes a prospect for the future.%钙钛矿太阳能电池是近年来太阳能电池领域的一颗新星,在不到7a的时间里,其效率从3.8%飞速地提高到了22%。
由于钙钛矿材料本身可以低温制备,因此具有质量轻、可弯曲、适用性广等特点的柔性钙钛矿电池,受到人们的广泛关注。
现针对柔性钙钛矿电池,分为n-i-p和p-i-n两种电池结构,分别介绍了对应的主要研究方向与目前的研究进展,并对其进行评述。
钙钛矿太阳能电池方向研究生
钙钛矿太阳能电池方向研究生
钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的太阳能转换技术,在能量转换效率和材料成本方面具有潜力。
目前,钙钛矿太阳能电池的研究方向主要包括以下几个方面:
1. 提高光电转换效率:钙钛矿太阳能电池的转换效率已经在短时间内得到了显著提高,但仍然有进一步的提高空间。
未来的研究方向包括通过改进材料结构、界面工程和光伏器件结构等方式来提高电子传输和光吸收效率,进一步提高光电转换效率。
2. 提高稳定性和耐久性:钙钛矿太阳能电池在长期使用过程中面临着稳定性和耐久性方面的挑战。
研究人员致力于开发更好的稳定性和耐久性的钙钛矿材料和器件结构,以延长电池的使用寿命和提高稳定性。
3. 探索新的材料和结构:除了常见的钙钛矿材料(如CH3NH3PbI3),研究人员还在探索其他类型的钙钛矿材料,如有机-无机杂化钙钛矿、铟锡钙钛矿等。
此外,研究人员还在研究新的光伏器件结构,如钙钛矿-硅叠层结构、钙钛矿-钙钛矿叠层结构等,以进一步提高光电转换效率和稳定性。
4. 提高可扩展性和低成本制备:钙钛矿太阳能电池的制备方法通常需要复杂的工艺和高温多步骤制备过程,限制了其大规模商业化的发展。
因此,研究人员正致力于开发更简单、低成本和可扩展的制备方法,以降低钙钛矿太阳能电池的制造成本并提高生产效率。
总的来说,钙钛矿太阳能电池的研究方向主要集中在提高光电转换效率、稳定性和耐久性,探索新的材料和结构,以及开发低成本、可扩展的制备方法。
这些研究方向的进展将有助于进一步推动钙钛矿太阳能电池的应用。
钙钛矿太阳能电池光电转换效率研究进展
钙钛矿太阳能电池光电转换效率研究进展冯宇昂【摘要】In recent years, energy shortage and environmental pollution have become the prominent problems in modern society. While vigorous development and promotion of clean energy technology is an effective means to solve these two problems. With enthusiasm for the mitigation of energy problems, we have conducted some investigations in this regard. In this paper, the development history of perovskite solar cells is briefly reviewed, and the methods to improve the efficiency of the perovskite solar cells such as reducing the carrier recombination probability, improving the preparation process, and applying new materials are introduced. Finally, some problems are summarized and the development directions of the perovskite solar cells are prospected.%近年来能源短缺、环境污染成为了现代社会的突出问题,而大力发展和推广清洁能源技术是解决这两大难题的有效手段,怀着缓解能源问题的热忱,我们在此方面进行了一些调查.本文简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史,并主要介绍了降低载流子复合几率、改善制备工艺、应用新材料等提高钙钛矿太阳能电池效率的方法,最后总结和展望了钙钛矿太阳能电池仍待改进的一些问题和发展方向.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】2页(P33-34)【关键词】钙钛矿;太阳能电池;光电转换效率【作者】冯宇昂【作者单位】河南省郑州市第一中学河南 450000【正文语种】中文【中图分类】T钙钛矿,也称有机铅卤钙钛矿,一般用ABX3表示,其中A代表有机原子基团,B代表Pb元素,X则指卤素原子.钙钛矿的晶胞有两种表示形式,一是将A看作晶胞中心,则B处于立方体的顶点,X在棱心位置(如图一),二是将B看作晶胞中心,则A处于立方体的顶点,X在面心位置(如图二).总之,一个晶胞中总含有一个A、一个B和三个X. 本文从钙钛矿电池光电转换效率最新的研究成果着眼,介绍在降低载流子复合几率、改进传统溶液法制备工艺、新的电池材料三个方面的最新进展.钙钛矿太阳能电池的原理是光敏材料吸收光能,产生载流子(电子和空穴),载流子定向移动产生电流,从而对外做功.因此,要提高电池效率,就要增加同等光照条件下载流子的数量,降低其复合几率是重要手段之一.shen等发现,提高钙钛矿太阳能电池效率的关键在于对载流子的收集而不是分离.他们的研究表明,使用TiO2而不是Y2O3作为ETM,使用spiro作为HTM,限制TiO2尺度为30nm而不是18nm,实施界面调控等措施均有助于减少载流子在界面处的复合,从而提高钙钛矿太阳能电池的效率.另外,实现材料表面钝化可以有效降低载流子复合几率.溶液旋涂法、高温旋涂法和气相沉积法,是传统的制备钙钛矿薄膜材料的方法,其中以溶液旋涂法最为常见.而溶液旋涂法又分为两种:一步法和两步法.一步法是指直接将PbX2和CH3NH3X溶液混合并直接涂覆在TiO2上,干燥后生成CH3NH3PbX3,这种方法的优点是简单易行,成本低廉,但可控性较差,制备的薄膜厚度不均,缺陷较大.两步法是将CH3NH3I溶液和PbI2溶液先后分别涂覆到TiO2上,并可以通过控制CH3NH3I溶液的浓度来控制CH3NH3PbI3晶体的生长,调整晶体尺寸,从而优化转换效率.(1)改进光敏材料顾名思义,钙钛矿太阳能电池是将钙钛矿结构材料作为光敏吸收层的.改进光敏材料,可以从替换A、B、X这三个原子或原子团来着手.对卤素原子做出调整:2009年,Kojima A等人在首次制作钙钛矿太阳能电池时运用的光敏材料是CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbI3,当时的电池效率仅有3.8%,后来Christian等人在CH3NH3PbI3中掺杂了一定量的Cl元素,并测得CH3NH3PbI(3-x)Clx的载流子迁移速率为11.6cm2/(V•s),明显高于CH3NH3PbI3的8cm2/(V•s)(载流子迁移速率越高,电池的效率也就越高),故混合卤素钙钛矿具有更高的载流子迁移速率.对有机原子团做出调整:随着铅卤钙钛矿太阳能电池的发展,多个课题组都报道了使用甲脒基(FA)取代甲胺基(MA)得到了一种新的钙钛矿材料:FAPbI3.对Pb原子做出调整:目前大部分实验表明Pb元素是使电池效率最高的元素,当然,铅会污染环境,用其他元素代替铅并保证电池效率也是未来的发展方向.(2)改进电子传输材料电子传输材料是指能接受带负电荷的电子载流子并传输电子载流子的材料,具有较高电子亲和能的半导体材料(即n型半导体)通常被用作电子传输材料.由于历史原因,钙钛矿太阳能电池中使用和研究最多的电子传输层材料为在染料敏化太阳能电池中常见的TiO2.TiO2与钙钛矿材料能带匹配,钙钛矿中产生的光生电子能够注入TiO2的导带,使光生电子空穴对分离,提高电荷分离及传输效率.但是TiO2需要400~500度高温烧结,制备困难,因此人们想到将其与导电性能极佳的石墨烯材料复合,电子传输速率得到了提升.(3)改进空穴传输材料目前应用最为广泛的空穴传输材料是Spiro-OMeTAD,它性能优越但价格极昂贵(约为黄金十倍!)且其中含碳碳双键,光照易使其分解,于是人们希望用容易制备、价格低廉而且稳定性高的无机材料替代之,Ivan Mora-Sero等采用无机p型半导体CuSCN作为空穴传输层材料,获得了6.4%的光电转换效率.Shihe Yang等采用NiO纳米颗粒作为空穴传输层,制备了反式平面异质结电池,效率达9.11%.虽然钙钛矿太阳能电池前景光明,但其仍然存在很多亟待解决的问题.首先,大多数科学家都只是致力于用不同的方式得到效率提高的结果,而没有得出描述钙钛矿太阳能电池效率变化的理论模型.其次,钙钛矿太阳能电池在水蒸气和氧气环境下的高度不稳定性,以及材料中所存在的铅元素都对其推广应用带来了困难.第三,如何实现大面积低能耗制备钙钛矿材料,满足产业化需求仍是目前所面临的重要问题.基于此,通过改善钙钛矿层与其他传导层间的界面性能,降低载流子复合几率,寻找更高效稳定的电子/空穴传输材料,能提高电池转换效率,也可以改善电池的稳定性.冯宇昂,男,河南省郑州市第一中学;研究方向:材料.【相关文献】[1]T.Miyasaka*et al,Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. J. Am.Chem. Soc. 2009,131,6050-6051.[2]Q. Shen * et al, Charge transfer and recombination at the metaloxide/CH3NH3PbClI2/spiro-OMeTAD interfaces:uncovering the detailed mechanism behind high effciency solar cells. Phys. Chem. Chem.Phys.,2014,16,19984-19992.[3]Hao-Wu Lin* et al,Effi cient and Uniform Planar-Type Perovskite Solar Cells by Simple Sequential Vacuum Deposition Adv. Mater. 2014, 26, 6647-6652[4]Ivan Mora-Sero*et al.Recombinationstudyofcombinedha lides(Cl,Br,I)perovskite solarcells.J.Phys.Chem.Lett.,2014,5(10):1628-1635.[5]Shihe Yang,et al.High-Performance Hole-Extraction Layer of Sol-Gel-Processed NiONanocrystals for Inverted Planar Perovskite Solar Cells.Angew.Chem.Int.Ed.,2014,53(46):12571.。
《2024年碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》范文
《碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》篇一一、引言随着全球对可再生能源的追求,太阳能电池技术已成为科研领域的重要研究方向。
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)以其高光电转换效率、低成本和可大面积生产等优势,在光伏领域备受关注。
近年来,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池因其稳定的物理化学性质和良好的光电性能,成为了研究的热点。
本文旨在探讨碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备工艺及其性能研究。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括:CsBr、PbBr2、DMSO(二甲基亚砜)、碘化甲铵等。
所有材料均需进行提纯处理,以保证实验的准确性。
2. 制备工艺(1)钙钛矿前驱体溶液的制备:将CsBr和PbBr2按一定比例溶解在DMSO中,形成钙钛矿前驱体溶液。
(2)碳基电极的制备:采用碳纳米管等碳基材料作为电极,通过喷涂或印刷的方式制备电极。
(3)钙钛矿层的制备:将前驱体溶液涂覆在碳基电极上,通过热处理或溶剂挥发法制备钙钛矿层。
(4)对电极和封装:制备金属电极并进行封装,以保护电池免受外部环境影响。
3. 性能测试对制备的碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率、稳定性等性能测试。
三、结果与讨论1. 电池制备结果通过优化制备工艺,成功制备出碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池。
电池结构稳定,钙钛矿层均匀致密。
2. 性能分析(1)光电转换效率:经过测试,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较高,达到了预期目标。
(2)稳定性:电池在模拟太阳光照射下表现出良好的稳定性,未出现明显性能衰减。
(3)其他性能:电池还具有较高的开路电压、填充因子和响应速度等优点。
3. 影响因素讨论在制备过程中,前驱体溶液的浓度、涂覆方法、热处理温度等因素都会影响电池的性能。
通过优化这些参数,可以提高电池的光电转换效率和稳定性。
钙钛矿太阳能电池调研报告
钙钛矿太阳能电池调研报告钙钛矿太阳能电池调研报告(1)随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重,可再生能源的利用和开发愈发受到关注。
太阳能作为一种广泛分布且资源充足的可再生能源,被普遍认为是解决能源危机和环境问题的重要途径之一。
钙钛矿太阳能电池作为第三代太阳能电池技术的代表,因其高能量转换效率和低成本而备受关注。
本次调研旨在对钙钛矿太阳能电池的发展现状、技术特点以及市场前景进行深入了解。
钙钛矿太阳能电池是目前最受关注的太阳能电池之一。
该技术以其高效的光电转换能力和低制造成本而备受瞩目。
钙钛矿材料具有结构简单、光吸收范围广以及快速电子传输等优点,使其成为一种理想的光电转换材料。
通过改变钙钛矿材料的组成和结构,科研人员不断提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
根据最新研究数据,目前钙钛矿太阳能电池的效率已经达到了20%以上,甚至有些实验样品的效率已经接近30%。
钙钛矿太阳能电池除了具有高转换效率外,其制造成本也相对较低。
传统的硅基太阳能电池制造过程复杂,材料成本高昂,而钙钛矿太阳能电池的制造相对更加简单和经济。
钙钛矿材料可以通过溶液法、蒸发法和喷雾法等简单的工艺制备得到,这大大降低了制造成本。
同时,钙钛矿材料可以在柔性基底上制备,使得钙钛矿太阳能电池具备了良好的可弯折性能。
这一特点使得钙钛矿太阳能电池在实际应用中具有更大的灵活性和可塑性。
钙钛矿太阳能电池的市场前景广阔。
传统的硅基太阳能电池在市场上占据主导地位,但其制造成本较高,限制了其大规模商业化的发展。
相比之下,钙钛矿太阳能电池具有较低的制造成本和较高的转换效率,更具潜力成为主流太阳能电池技术。
根据市场预测,到2030年,钙钛矿太阳能电池有望占据光伏市场的30%以上份额。
此外,随着工艺和材料技术的不断突破,钙钛矿太阳能电池的性能还将继续提升,市场份额有望进一步扩大。
尽管钙钛矿太阳能电池具有许多优势和潜力,但其也面临着一些挑战和限制。
首先,钙钛矿材料相对不稳定,容易受到湿度、光照强度和温度等环境因素的影响,这可能影响其长期的稳定性和使用寿命。
钙钛矿太阳能电池研究进展与发展现状
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钙钛矿太阳能电池研究进展与发展现状(大纲)一、引言1.1钙钛矿太阳能电池的背景及意义1.2国内外研究现状概述二、钙钛矿材料的基本性质与特点2.1钙钛矿材料的晶体结构2.2钙钛矿材料的电子结构与光学性质2.3钙钛矿材料的优势与挑战三、钙钛矿太阳能电池的工作原理3.1光电转换过程3.2载流子传输与复合过程3.3钙钛矿太阳能电池的结构与分类四、钙钛矿太阳能电池的研究进展4.1材料优化与改性4.1.1晶体结构调控4.1.2组分优化4.1.3纳米结构设计4.2设备结构与工艺优化4.2.1吸收层厚度与界面修饰4.2.2电子传输层与空穴传输层设计4.2.3串联电池结构4.3稳定性与长期可靠性研究4.3.1环境稳定性4.3.2热稳定性4.3.3电化学稳定性五、钙钛矿太阳能电池的发展现状与趋势5.1国内外产业化进展5.2商业化应用与市场前景5.3发展趋势与展望六、结论与展望6.1研究成果总结6.2面临的挑战与未来发展方向一、引言随着全球能源需求的不断增长,可再生能源的研究与开发正变得越来越重要。
在众多可再生能源技术中,太阳能电池因其广泛的应用前景和可持续性而备受关注。
在过去几十年里,传统的硅基太阳能电池技术已经取得了显著的进步,但进一步提高其转换效率和降低制造成本仍然是一个巨大的挑战。
钙钛矿太阳能电池的研究与发展
钙钛矿太阳能电池的研究与发展一、引言钙钛矿太阳能电池是一种新型的高效太阳能电池,其效率高、成本低、环保且易于生产制造,因此备受关注。
本文将通过对钙钛矿太阳能电池的原理、发展历程以及未来发展趋势的探讨,全面展现这一技术的研究及应用现状。
二、钙钛矿太阳能电池原理钙钛矿太阳能电池具有独特的光电转换机制,不同于普通硅太阳能电池。
其主要原理可归纳为三步骤:光吸收、光电流产生、电荷分离和传输。
1. 光吸收:钙钛矿太阳能电池的钙钛矿薄膜对太阳光可以吸收全波段,甚至包括近红外区域的光线。
2. 光电流产生:当太阳光照射到钙钛矿薄膜上时,导带中的电子和价带中的空穴会产生相应的激发,最终产生光电流。
3. 电荷分离和传输:薄膜中的电子和空穴在钙钛矿结构的带隙边缘处被分离,并在电势的作用下传输到电池两端,形成一个正电荷和一个负电荷,从而产生电能输出。
三、钙钛矿太阳能电池的发展历程单晶硅太阳能电池作为最为主流的技术之一,效率和稳定性得到了业界的认可,但其在制造成本和可持续性等方面面临着问题。
因此,人们开始探索新的太阳能电池材料。
2006年,日本科学院的科研人员首次制备出了一种新型的钙钛矿太阳能电池,其效率接近20%。
此后,随着技术的不断突破,钙钛矿太阳能电池的研究逐渐成为热点。
2012年,澳大利亚国立大学研究团队成功将钙钛矿太阳能电池的效率提高到了21.6%,并首次证实钙钛矿太阳能电池对辐射稳定性和红外光的响应更加敏感。
2017年,迄今为止,钙钛矿太阳能电池的效率已经突破了23%,逼近硅太阳能电池的效率水平。
四、钙钛矿太阳能电池的未来发展1. 提高效率:目前,虽然钙钛矿太阳能电池的效率越来越高,但是在实际应用过程中,由于材料本身的局限性,其效率尚难达到预期。
未来,需要继续研究钙钛矿材料的电子结构和物理性质,寻找新的钙钛矿材料,以提高效率。
2. 改进稳定性:当前,钙钛矿太阳能电池的稳定性是一个亟待解决的问题。
随着镉、硒等物质的释放,钙钛矿太阳能电池在暴露于大气条件下会产生不可逆反应,导致损失。
《2024年碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》范文
《碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》篇一一、引言随着环境问题的日益突出和可再生能源的迫切需求,太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源转换技术,受到了广泛关注。
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)作为新型的太阳能电池,以其低成本、高效率和适宜大面积制备等特点备受关注。
在众多钙钛矿材料中,全无机的CsPbBr3钙钛矿材料因其稳定的晶体结构和良好的光电性能,成为研究热点。
本文将详细介绍碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备过程及其性能研究。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括CsBr、PbBr2、DMF(二甲基甲酰胺)、电子传输层材料等。
2. 制备过程(1)制备CsPbBr3钙钛矿前驱体溶液;(2)在导电玻璃基底上制备电子传输层;(3)将CsPbBr3钙钛矿前驱体溶液涂布于电子传输层上,形成钙钛矿层;(4)在钙钛矿层上制备碳基对电极。
3. 性能测试通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等手段对制备的太阳能电池进行表征,并测试其光电转换效率、稳定性等性能。
三、实验结果与分析1. 制备结果通过上述方法成功制备了碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池。
通过SEM观察,发现钙钛矿层具有较好的结晶性和均匀性。
2. 性能分析(1)光电转换效率:实验结果显示,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率,达到了XX%。
这得益于CsPbBr3钙钛矿材料优异的光电性能以及良好的电子传输性能。
(2)稳定性:经过一系列的稳定性测试,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池表现出良好的环境稳定性,能够在不同环境条件下保持较高的光电性能。
四、结论本文研究了碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备过程及其性能。
通过实验,成功制备了具有良好结晶性和均匀性的钙钛矿层,并表现出优异的光电转换效率和良好的环境稳定性。
钙钛矿太阳能电池研究进展
近年来 , 能源短缺问题已经成为阻碍经济发展 和世界和平的首要问题 , 是世界各国关注的焦点 . 传 统的化石能源不仅储量有限、不可再生 , 其使用过程 中还会给环境带来巨大的污染 . 太阳能电池作为一 种清洁可再生的能源正受到越来越多的关注 , 对于 解决能源危机具有重要的意义 . 在此背景下 , 开发新 型高效率低成本太阳能电池引起各国研究者的巨大 兴趣 . 有机金属卤化物钙钛矿结构太阳能电池是一 种以全固态钙钛矿结构作为吸光材料的太阳能电池 , 其能隙约为 1.5 eV, 消光系数高 , 几百纳米厚的薄膜 即可充分吸收 800 nm 以下的太阳光 , 在光电转换领 域具有重要的应用前景 . 这种新型的太阳能电池最 早 在 2009 年 由 日 本 桐 荫 横 滨 大 学 的 Miyasaka 研 究 组 提出 , 当时效率仅有 3.8%, 随后 5 年多来这类电 池获得了突飞猛进的发展 , 成果很快超过了其他类 型电池积累数十年的研究 , 目前由韩国化学研究院 (KRICT) 得到的最高效率值已达到 20.1%( 图 1). 钙钛 矿太阳能电池凭借良好的吸光性和电荷传输速率,
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有机金属卤化物钙钛矿的基本结构及电 池构造
有机金属卤化物钙钛矿结构太阳能电池是一种
以全固态钙钛矿结构作为吸光材料的太阳能电池. 这种材料制备工艺简单 , 成本较低 . 以 CH3NH3PbI3 为例 , 将含有 PbI2 和 CH3NH3I 的溶液 , 在常温下混合 并进一步旋涂即可获得均匀的结晶薄膜 . 钙钛矿材料的结构通式为 ABX 3 , 其中 A 为有机 阳离子 , B为金属离子 , X为卤素基团 . 该结构中 , 金 属 B 原子位于立方晶胞体心处 , 卤素 X 原子位于立方
[10] [9]
在钙钛矿结构太阳能电池研究中 , 还有一种重 要的 I-V 回线现象也逐渐引起了人们的注意 . 对于钙 钛矿太阳能电池 , 以给定电压正向扫描时 , 电流随时 间逐渐增大直至饱和 , 而在反向扫描时 , 电流则始终 保持饱和 , 使 I-V 曲线呈现出异常的迟滞现象 , 不仅 影响测量开路电压和短路电流值的准确性 , 更是影 响钙钛矿太阳能电池未来发展的一大难题 . 因此 , 人 们开始探究产生迟滞现象的根本原因 . Kim等人 [13]研 究发现 , 随着钙钛矿晶体尺寸的增大以及介孔 TiO2 层厚的增加 , 电池在低频下由于偶极子极化作用 , 使 电容逐渐减小 , 进而使迟滞效应减弱 . 而 Wei等人 [14] 则提出 , 迟滞效应与钙钛矿材料的铁电性紧密相关 , 并且建立了铁电二极管模型对其进行解释 . 依据此 模型并结合实验数据 , 他们发现采用长时步进测量 方法能有效遏制迟滞效应, 得到较为准确的转换 效率 .
浅谈钙钛矿太阳能电池封装技术研究进展
浅谈钙钛矿太阳能电池封装技术研究进展摘要:钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为最具潜力的下一代光伏发电技术,相比传统太阳能电池,具有原料丰富、工艺简单、成本低、能耗低和效率高等诸多优势。
其光电转换效率从2009年的3.8%已跃升至目前的25.7%,迅速成为国内外光伏领域的研究热点。
但环境中的水、氧和紫外线等很容易侵蚀钙钛矿吸光层,导致PSCs效率和稳定性下降,成为其商业化道路上的主要障碍。
因此,本文就目前国内外对PSCs封装材料和封装工艺的研究进行介绍。
最后在展望中指出未来应对无损伤、高耐候的复合封装工艺展开研究,即在不损伤PSCs效率的基础上,实现器件的长期稳定性。
关键词:钙钛矿太阳能电池;PSCs;封装;稳定性引言“十四五”期间,科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》。
至此,我国正式启动“双碳”战略,其中包括构建清洁低碳安全高效的能源体系,建设以新能源为主体的新型电力系统。
在实现能源系统绿色低碳转型的进程中,我国太阳能资源潜力大且适合规模化发展,以光伏为代表的可再生能源成为国家发展的重点。
PSCs因其光电转换效率高、材料供应充足、成本较低等优势,成为学术界的研究热点,也愈发受到产业界的关注,成为最具潜力的下一代光伏技术之一。
2009年,PSCs实验室转化效率为3.8%[1],短短十余年,PSCs得到了快速发展,单结PSCs最高转换效率达到25.7%[2],效率提升速度惊人。
但是,PSCs对环境敏感,如环境中的水分、氧气和紫外线等均可能侵蚀钙钛矿吸光层,导致其效率和稳定性降低。
为了减少环境因素对PSCs的影响,采用阻水阻氧材料对PSCs进行封装至关重要。
并且封装材料应具有低成本、高透光率、高稳定性和良好的延展性等特点。
本文主要对目前国内外PSCs封装材料和封装工艺研究进行系统性介绍,并指出未来提升PSCs稳定性的研究方向。
1钙钛矿太阳能电池封装技术1.1 玻璃-聚合物薄膜封装玻璃-聚合物封装是较为常见的一种封装方式,是指经过加热、层压、固化等步骤,将太阳能电池、玻璃以及其它多层膜通过热塑性聚合物材料牢固粘合到一起。
《碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》范文
《碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》篇一一、引言随着全球对可再生能源的日益关注,太阳能电池技术作为其中最具潜力的领域之一,近年来得到了快速发展。
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)以其高光电转换效率、低成本和可调谐的光学特性等优势,成为了研究的热点。
本文将重点研究碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备工艺及其性能表现。
二、材料与制备方法1. 材料选择本实验选用全无机的CsPbBr3钙钛矿材料作为光吸收层,其具有较高的稳定性和良好的光电性能。
此外,我们还选用了碳基电极材料,以降低制造成本并提高电池的稳定性。
2. 制备方法(1)制备钙钛矿前驱体溶液:将CsBr和PbBr2按照一定比例溶解在有机溶剂中,形成钙钛矿前驱体溶液。
(2)制备电池结构:在导电基底上依次涂覆电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和碳基电极。
三、制备工艺流程1. 清洗基底:将导电基底进行清洗,以去除表面杂质和污染物。
2. 制备电子传输层:采用溶液法或真空蒸镀法在基底上制备电子传输层。
3. 制备钙钛矿光吸收层:将钙钛矿前驱体溶液涂覆在电子传输层上,通过退火等处理使其结晶。
4. 制备空穴传输层:在钙钛矿光吸收层上涂覆空穴传输材料。
5. 制备碳基电极:在空穴传输层上涂覆碳基电极材料,并进行热处理以提高其导电性能。
四、性能研究1. 光电性能分析通过测量电池的电流-电压曲线,得到电池的短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转换效率等关键参数。
实验结果表明,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率。
2. 稳定性分析对电池进行长时间的光照和湿度测试,观察其性能变化。
实验结果表明,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池具有较好的稳定性,能够在恶劣环境下保持较高的性能。
3. 光学特性分析通过光谱测试分析电池的光吸收、发射和能级结构等光学特性。
实验结果表明,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿材料具有优异的光学特性,有利于提高电池的光电性能。
《2024年碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》范文
《碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备及其性能研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,人们对清洁能源的需求愈发强烈,其中,钙钛矿太阳能电池以其高效、低成本等优势,逐渐成为研究的热点。
本文以碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池为研究对象,详细探讨了其制备工艺及其性能表现。
二、碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备1. 材料选择碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池主要材料包括碳基电极、CsPbBr3钙钛矿材料等。
其中,CsPbBr3钙钛矿材料因其具有优异的光电性能和较低的制造成本,被广泛应用于太阳能电池的研究中。
2. 制备工艺(1)基底处理:清洗并处理基底,以提高其与电极材料的附着力。
(2)制备碳基电极:通过化学气相沉积或物理气相沉积等方法制备碳基电极。
(3)制备CsPbBr3钙钛矿层:在清洁的基底上,通过溶液法或气相法等工艺制备CsPbBr3钙钛矿层。
(4)制备对电极:在钙钛矿层上制备对电极,如银电极等。
三、性能研究1. 光电性能分析通过测量太阳能电池的电流-电压曲线,可以得出其开路电压、短路电流、填充因子和光电转换效率等关键参数。
实验结果表明,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率。
2. 稳定性分析通过对太阳能电池进行长时间的光照和湿度测试,可以评估其稳定性。
实验结果显示,碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池在光照和湿度条件下表现出良好的稳定性。
四、讨论与展望碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的制备工艺简单,成本低廉,且具有良好的光电性能和稳定性。
这为钙钛矿太阳能电池的进一步应用提供了可能。
然而,仍需在以下几个方面进行深入研究:1. 进一步提高光电转换效率:通过优化材料选择和制备工艺,进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
2. 提高稳定性:尽管碳基全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池在光照和湿度条件下表现出良好的稳定性,但仍需进一步研究提高其在恶劣环境下的稳定性。
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2009年, Akihiro Kojima[1]首次将CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3制 备成量子点(9-10nm)应用到太阳能电池中(染料敏化太阳能电池,简称 DSSC), 研究了在可见光范围内,该类材料敏化TiO2 的太阳能电池的性 能。最后,获得了3.8%的光电效率。
钙钛矿型太阳能电池简介
背景 介绍
研究 方向
目录
研究 现状
研究 重点
1、背景介绍
钙钛矿结构
应用到太阳能电池中的钙钛矿具有ABX3 结构,一般为立方体或八面体结构, A为一种大的阳离子; B为小的金属阳离子; X为卤素阴离子。 具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以 及很高的氧化还原、氢解、异构化、吸光性、 电催化等活性,是一种新型的功能材料。
研究方向:
1. 优化实验方案,找寻最佳的实验条件; 2. 研究电池的稳定性,寻找铅元素替代元素等; 3. 优化电池结构,增加阻挡层,减少电子复合; 4. 注重理论研究与机理研究,加强理论计算; 5. 开发新材料(光响应范围宽且强的钙钛矿结构, HTM,对电极等)
[10]. Gabseok Seo, Jangwon Seo, et al. J. Phys. Chem. Lett, 2014
4. 研究方向
就目前来看,钙钛矿太阳能电池尽管电池的转换效率有了一定的 提升,最高效率达到16%左右,但是仍然存在以下问题: 1. 效率低,没有达到理论的目标(20%); 2. 电子复合严重; 3. 理论研究不够。
但是,由于部分金属卤化物在液态电解质中发生溶解,很大程度上 降低了电池的稳定性与使用寿命,这是该电池的致命的缺点。
[2]. J.-H. Im, et al. Nanoscale, 2011, 3 : 4088-4093.
2012年[3],科学家将一种固态的空穴导体材料(hole transporting materials ,简称HTM)引入到太阳能电池中,使得电池效率达到10%左 右。
[5]. Dong qin Bi, Lei Yang,et al. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1532−1536
考虑到电池中载流子的传递过程,既可以选择导电的介孔材 料做电子导体,也可选择不能导电的介孔材料为电子传递介质。 研究者将Al2O3替代部分TiO2作为电子传递介质,进行了研究发现 电池效率达到了12.3%[6]。基于此,还有采用ZrO2做电子传递层。
[6]J.M.Ball, M. M. Lee, et al. Energy Environ. Sci., 2013,6, 1739-1743
2014年[7],我国中科院研究者为了改善金属-半导体界面的 电子传输性 在两者间引入了一层薄宽禁带度的有机半导体,N, N , N‘,N’ -四苯基联苯胺(TPB),以此提高了界面电阻(EIS), 有效抑制了界面的电子复合(暗电流),使得电池效率由5.26%提 升到6.26%,最高达到6.26%。
3.研究进展
2013年[4], Hui-Seon Kim等人将spiro-OMeTAD作为空穴导 体材料应用到太阳能电池中,有效实现了电池效率的提升;
[4]. Hui-Seon Kim, Jin-Wook Lee, et al. Nano Lett. 2013, 13, 2412−2417
2013年[5],研究者研究了三种不同的HTM对电池性能的影响。 1. spiro-OMeTAD, 2. poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) ——P3HT 3. 4-(diethylamino)-benzaldehyde diphenylhydrazone ——DEH 三者的效率依次为8.5%, 4.5%, 和 1.6%。 spiro-OMeTAD具有较高的效 率,是因为载子在其中具有较高的寿命,电荷与空穴的分离速度快,有效抑 制了电子的复合。
[1] . Akihiro Kojima, Kenjiro Teshima. J. AM. CHEM. SOC, 2009, 131: 6050–6051.
2011年[2],研究者将实验方案进行了改进与优化,制备的 CH3NH3PbI3量子点达到2-3nm,电池效率增加了一倍达到了6.54%[2]。
[9]Jingbi You, Ziruo Hong, et al.Nano Letters 2014, 8(2): 1674–1680
2014年[10],有研究者制备了PbS/CH3NH3PbI3 (=MAP)核/壳结构的 钙钛矿太阳能电池,并将其的光电性能,与只有PbS时作了对比;发 现应用核/壳可以增加光在太阳能电池中的散射,从而提高光的捕获, 使得对光的利用率增加,效率也就增加。
钙钛矿型电池结构与工作原理
2.研究重点
目前,钙钛矿型太阳能电池的研究发现 主要包括以下几方面: 1. HTM的种类及结构优化 2. 金属-半导体界面问题
3. 电池制备方法优化
4. 钙钛矿的种类( CH3NH3PbI3和 CH3NH3PbBr3 、 CH3NH3PbI3 –xClx、 CsSnI3等) 5. 理论研究
[7]. Yuzhuan Xu, Jiangjian Shi, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 5651−5656
2014年[8],我国中科院的研究者采用两步沉积法对CH3NH3PbI3层进 行了优化。增强了CH3NH3PbI3层的稳定性与光的捕获能力,电池效率达 到了10.47%,开路电压达到了948mV。
HTM的使用,解决了电池的不稳定与难封装的问题,使得电池的 商业价值增加。再加上电池的效率大幅增加,并还有进一步提升的可 能性,正式开启了钙钛矿太阳能电池的研究热点。
[3]. Jin Hyuck Heo, Sang Hyuk Im, et al. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 20717−20721
瞬态光致发光图谱 [8]. Shi J, Luo Y, Wei H, et al. ACS applied materials & interfaces, 2014.
为了改善TiO2高温处理可能会影响技术的应用广泛度,研究者[9] 采用在低温(<120℃)的条件下,在刚性和柔性基底(聚对苯二甲酸 乙酯)上制备了太阳能电池。刚性基底上效率达到11.5%,柔性基底 上达到9.2%