基于有机单层界面优化策略的高效钙钛矿太阳能电池

发布时间：2021-08-16 17:22

　　近年来,光伏领域见证了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的快速增长,其卓越的功率转换效率（PCE经认证已达到25.2%）可与商用太阳能电池相媲美。具有倒置结构（p-i-n结构）的PSCs由于其易低温溶液制备,成本效益和可忽略的滞后特性而备受科学界的广泛关注,其设备性能和稳定性方面的一些最新进展表明了其前景广阔,但是仍有很大的进步空间。界面工程在PSCs的当前技术挑战（例如光电性能,可重复性,迟滞性和稳定性）中起着重要作用,是改善PSCs性能的重要策略。对于倒置器件结构,空穴传输层（HTL）不仅为钙钛矿层或电极提供了保护屏障,而且在电荷提取、传输和抑制界面复合方面起着重要作用。近年来,聚合物PTAA已被广泛用作倒置PSCs中空穴传输材料（HTM）。然而,PTAA的疏水性以及所产生的欧姆损耗严重阻碍了PSCs向商业化的发展。本文基于有机单层（ML）策略,从界面优化的角度出发,进行了一系列的改进:首先通过PTAA ML策略,提供了高亲水性表面以实现高质量钙钛矿薄膜;其次,使用F4-TCNQ对PTAA ML进行界面改性,引起更加向上的能带弯曲,减少器件损耗;最后,在PTAA ML和钙钛矿层之间引入P... 

【文章来源】：河北大学河北省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各类太阳能电池的研究进程及其最佳效率

河北大学硕士学位论文42020年，OsmanM.Bakr等人使用具有不同链长的表面锚定烷基胺配体（AAL）添加到前体溶液中作为晶粒和界面改性剂，抑制了非辐射复合并改善了钙钛矿薄膜的光电性能,最终实现22.3%的PCE[33]。1.3钙钛矿太阳能电池的晶体结构和工作原理图1-2钙钛矿材料晶体结构示意图钙钛矿晶体的分子式通常为ABX3，A阳离子（通常是Cs+、Rb+或有机阳离子，CH3NH3+(MA),NH=CHNH3+(FA)）在六面体顶点，而B阳离子（通常是金属，例如Pb2+或Sn2+）在中心，与X阴离子（通常为卤素，例如Cl-，Br-，I-或SCN-）配位为BX6八面体。实际上，理想的立方结构经常会因A+，B2+和X-不同的离子尺寸而变形，从而导致钙钛矿的光学，电子，磁性和介电性质可调[34]。图1-3光生伏特效应示意图他如图1-3所示，光伏器件的工作原理基础是光生伏特效应。图1-4展示了平面PSCs不同器件结构的工作原理图。PSCs的工作过程主要分为三大阶段：第一阶段，吸收光子

河北大学硕士学位论文42020年，OsmanM.Bakr等人使用具有不同链长的表面锚定烷基胺配体（AAL）添加到前体溶液中作为晶粒和界面改性剂，抑制了非辐射复合并改善了钙钛矿薄膜的光电性能,最终实现22.3%的PCE[33]。1.3钙钛矿太阳能电池的晶体结构和工作原理图1-2钙钛矿材料晶体结构示意图钙钛矿晶体的分子式通常为ABX3，A阳离子（通常是Cs+、Rb+或有机阳离子，CH3NH3+(MA),NH=CHNH3+(FA)）在六面体顶点，而B阳离子（通常是金属，例如Pb2+或Sn2+）在中心，与X阴离子（通常为卤素，例如Cl-，Br-，I-或SCN-）配位为BX6八面体。实际上，理想的立方结构经常会因A+，B2+和X-不同的离子尺寸而变形，从而导致钙钛矿的光学，电子，磁性和介电性质可调[34]。图1-3光生伏特效应示意图他如图1-3所示，光伏器件的工作原理基础是光生伏特效应。图1-4展示了平面PSCs不同器件结构的工作原理图。PSCs的工作过程主要分为三大阶段：第一阶段，吸收光子

【参考文献】：
期刊论文
[1]The fabrication of homogeneous perovskite films on non-wetting interfaces enabled by physical modification[J]. Jiang You,Fei Guo,Shudi Qiu,Wenxin He,Chuan Wang,Xianhu Liu,Weijian Xu,Yaohua Mai.  Journal of Energy Chemistry. 2019(11)
[2]Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells[J]. Baobing Fan,Difei Zhang,Meijing Li,Wenkai Zhong,Zhaomiyi Zeng,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao.  Science China（Chemistry）. 2019(06)



本文编号：3346088