钙钛矿型太阳能电池

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谢谢
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2014.12.07
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钙钛矿太阳能电池结构
电极 传输电子、阻碍空穴
钙钛矿层 传输空穴、阻碍电子
空穴迁移层
典型钙钛矿电池结构
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electrons
holes
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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。 A-有机短链或碱金属阳离子（如CH3NH3 、Cs） B-铅(Pb)或锡(Sn)等阳离子 X-氯、溴、碘Fra Baidu bibliotek卤素阴原子
HTM的使用，解决了电池的不稳定性与难封装的问题， 使得电池的商业价值增加。
[3]Jin Hyuck.Heo,Sang Hyuk Im,et al.J.phys.chem.c 2012,116,20717- 20721
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2013年，Hui-seon Kim[4]等人将SPiro-OMeTAD作为空 穴导体材料应用到太阳能中。
3.4-(diethylamino)-benzaldehyde diphenyldrazone-DEH
三者效率依次为8.5%，4.5%和1.6%，SPiro-OMeTAD的电池效率 最高。
[5]. Dong qin Bi,Lei Yang, et al.J.Phys.Chem.Lett.2013,4,1532-1536
特点：晶体结构稳定、独特的电池性能、很高的氧化还原、 氢解、 吸光性、异构性、电催化等
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2009年，Akihiro Kojima[1]等首次提出将CH3NH3PbI3和 CH3NH3PbBr3（钙钛矿材料）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)。
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2014年7月，Hongwei Han 等研制的无空穴传输材料可 印刷介观太阳能电池，实现了介观太阳能电池低成本和连 续生产工艺的完美结合，获得了12.84%的光电转换效率， 且具有高稳定性[9]。
[9].Anyi Mei,Xiong Li,Hongwei Han,et al.science,2014.345:295-297
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钙钛矿层制作方法
1.液相一步法 2.液相两步法 3.气相共蒸发沉积法 4.气相辅助液相法
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2.国内外研究现状
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2012年，Jin Hyuck Heo等将一种固态的空穴导电材料 （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[3]。
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为了改善TiO2高温处理会影响技术的应用广泛度，我 国研究人员采用低温（<120℃）的条件下，在刚性和柔性
基底（聚对苯二甲酸乙酯，简称PET）上制备太阳能电池。
刚性基底上的效率达到11.5%，柔性基底上达到9.2%[8]。
[8].Jingbi You,Ziruo Hong,et al.Nano letters,2014,8(2):1674-1680
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2013年，J.M.Ball等人将Al2O3取代TiO2作为电子传递介 质，研究Al2O3的厚度变化时电池效率，电池效率最高达到 了12.3%[6]。
[6].J.M.Ball,M.M.Lee,et al.Energy Environ.Sci,2013,6,1739-1743
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研究在可见光范围内，该类材料敏化TiO2的太阳能电池性 能。最后，获得了3.8%的光电效率。
[1].A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka，organmental halide perovskite as visible-light sensitizers for photovoltaics cells，J.Am.chem.soc.131(2009) 6050-6051
[4]Hui-seon Kim.Jin-wook Lee,etal.Nano lett.2013,13,2412-2417
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2013年，Dong qin Bi[5]等人研究了三种不同的HTM对电池性能的 影响。
1.SPiro-OMeTAD，
2.Poly(3-hexylthiophene-2.5-diyl)-P3HT
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3. 课题研究方向
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就目前来看，尽管太阳能电池的转化效率有了一定的 提高，最高效率19.4%。但仍然存在以下问题： 1.效率低 2.电子复合严重 3.钙钛矿层制作方法，不易于产业化 4.理论研究不足
研究方向
1.研究钙钛矿层对电池性能的影响 2.寻找新材料（光响应范围宽且强的钙钛矿结构、HTM等）