钙钛矿太阳能电池吸光层材料及其界面光电性质理论研究
发布时间：2021-08-27 14:03
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池实验室光电转化效率已达22%,因其结构简单、光电转换效率高、制备成本低等优点受到学术界和工业界的广泛关注,展现出光明的发展前景。CH3NH3PbI3（MAPbI3）作为光吸收层是钙钛矿电池的核心,因其载流子寿命长、迁移率高、吸光系数高等特点,受到诸多研究者的青睐。对钙钛矿太阳能电池而言,界面层结晶性及形貌的控制因与电池的长期稳定性密切相关而成为目前研究者关注的一个热点。本文主要基于第一性原理,对钙钛矿太阳能电池吸光层材料及其界面进行理论计算,在原子微观结构层次上研究材料及界面的光电性质。从理论上研究了吸收层材料掺杂后光学带隙、电学性质、光学性质的变化,吸光层材料两侧界面处结合稳定性、光电学性质的变化。基于器件模拟缺陷态密度对钙钛矿电池器件光电学性质的影响。主要研究内容和结果如下:（1）采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了不同浓度下Ag掺杂MAPb1-xAgxI3的电学性质和光学性质的变化。...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
010-2017年电池系统安装量[3]
图 1.2 2010-2017 年累计电池系统安装量[3]时至今日，太阳能电池技术发展大致经历了三个阶段：第一代太阳能电硅和多晶硅为代表，目前其在实验室的光电转换效率已经分别达到 25%[4]。是发展最为完善、应用最为广泛的成熟技术之一。但由于高纯硅造价高等难题，制约了硅基太阳能电池更为广泛的产业应用[5]。第二代太阳能aAs、CdTe、CuInGaSe 为代表，主要包括非晶硅薄膜电池和多晶硅薄膜电比硅基电池更能容忍较高的缺陷态密度而得到了迅猛的发展[6]，但其大规受制于制造成本高、环境污染严重、稀缺元素不可持续发展等问题[7]。第能电池主要指具有高转换效率的一些新概念电池，以染料敏化电池[8]、量以及有机太阳能电池等[9,10]为代表。近年来，第三代太阳能电池，因成本低丰富等优势受到业界关注且发展迅速[8,11-13]，其在实验室的光电转换效率超过 22%[14]。基于这些多元的太阳能电池的发展和效率的提升情况，美国国家能源实几十年发展的太阳能电池通过认证得到的最高效率进行了统计，得到如图的效率提升曲线[15]。从图中可以看出，为了实现对太阳能的高效利用，
图 1.3 太阳能电池认证的最高效率的统计图[15]1.2 钙钛矿太阳能电池综述1.2.1 钙钛矿太阳能电池结构演变从早期阶段的探索到如今的发展过程中，各种各样结构的钙钛矿太阳能电池已被广泛研究，例如基于 TiO2作为骨架层的介孔结构。基于 Al2O3为骨架层介观超结构的异质结型太阳能电池。在介孔结构的基础上若去掉空穴传输层（ＨTM），或去掉绝缘层，或骨架层，会得到平面结构的太阳能电池等等。总体上来说，钙钛矿电池分为介孔结构和平面结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]High efficiency Pb-In binary metal perovskite solar cells[J]. Science Foundation in China. 2016(04)
[2]Effects of defect states on the performance of perovskite solar cells[J]. 司凤娟,汤富领,薛红涛,祁荣斐. Journal of Semiconductors. 2016(07)
[3]钙钛矿太阳电池研究进展:薄膜形貌控制与界面工程[J]. 薛启帆,孙辰,胡志诚,黄飞,叶轩立,曹镛. 化学学报. 2015(03)
[4]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J]. Science Foundation in China. 2014(02)
[5]钙钛矿太阳能电池:光伏领域的新希望[J]. 魏静,赵清,李恒,施成龙,田建军,曹国忠,俞大鹏. 中国科学:技术科学. 2014(08)
[6]Au-Cu系中无序和有序相的晶格常数[J]. 谢佑卿. 金属学报. 1998(12)
博士论文
[1]钙钛矿太阳能电池活性层结晶性与界面研究[D]. 张晓楠.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018
[2]钙钛矿太阳能电池中界面电子结构的研究[D]. 季庚午.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[3]ZnO掺杂及表面吸附的第一性原理研究[D]. 张海峰.北京理工大学 2015
[4]MnxCe1-xO2催化剂第一性原理研究[D]. 岑望来.浙江大学 2012
[5]层状类钙钛矿结构有机—无机杂合物电子结构的第一性原理研究[D]. 赵广辉.武汉理工大学 2012
本文编号：3366488
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
010-2017年电池系统安装量[3]
图 1.2 2010-2017 年累计电池系统安装量[3]时至今日，太阳能电池技术发展大致经历了三个阶段：第一代太阳能电硅和多晶硅为代表，目前其在实验室的光电转换效率已经分别达到 25%[4]。是发展最为完善、应用最为广泛的成熟技术之一。但由于高纯硅造价高等难题，制约了硅基太阳能电池更为广泛的产业应用[5]。第二代太阳能aAs、CdTe、CuInGaSe 为代表，主要包括非晶硅薄膜电池和多晶硅薄膜电比硅基电池更能容忍较高的缺陷态密度而得到了迅猛的发展[6]，但其大规受制于制造成本高、环境污染严重、稀缺元素不可持续发展等问题[7]。第能电池主要指具有高转换效率的一些新概念电池，以染料敏化电池[8]、量以及有机太阳能电池等[9,10]为代表。近年来，第三代太阳能电池，因成本低丰富等优势受到业界关注且发展迅速[8,11-13]，其在实验室的光电转换效率超过 22%[14]。基于这些多元的太阳能电池的发展和效率的提升情况，美国国家能源实几十年发展的太阳能电池通过认证得到的最高效率进行了统计，得到如图的效率提升曲线[15]。从图中可以看出，为了实现对太阳能的高效利用，
图 1.3 太阳能电池认证的最高效率的统计图[15]1.2 钙钛矿太阳能电池综述1.2.1 钙钛矿太阳能电池结构演变从早期阶段的探索到如今的发展过程中，各种各样结构的钙钛矿太阳能电池已被广泛研究，例如基于 TiO2作为骨架层的介孔结构。基于 Al2O3为骨架层介观超结构的异质结型太阳能电池。在介孔结构的基础上若去掉空穴传输层（ＨTM），或去掉绝缘层，或骨架层，会得到平面结构的太阳能电池等等。总体上来说，钙钛矿电池分为介孔结构和平面结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]High efficiency Pb-In binary metal perovskite solar cells[J]. Science Foundation in China. 2016(04)
[2]Effects of defect states on the performance of perovskite solar cells[J]. 司凤娟,汤富领,薛红涛,祁荣斐. Journal of Semiconductors. 2016(07)
[3]钙钛矿太阳电池研究进展:薄膜形貌控制与界面工程[J]. 薛启帆,孙辰,胡志诚,黄飞,叶轩立,曹镛. 化学学报. 2015(03)
[4]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J]. Science Foundation in China. 2014(02)
[5]钙钛矿太阳能电池:光伏领域的新希望[J]. 魏静,赵清,李恒,施成龙,田建军,曹国忠,俞大鹏. 中国科学:技术科学. 2014(08)
[6]Au-Cu系中无序和有序相的晶格常数[J]. 谢佑卿. 金属学报. 1998(12)
博士论文
[1]钙钛矿太阳能电池活性层结晶性与界面研究[D]. 张晓楠.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018
[2]钙钛矿太阳能电池中界面电子结构的研究[D]. 季庚午.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[3]ZnO掺杂及表面吸附的第一性原理研究[D]. 张海峰.北京理工大学 2015
[4]MnxCe1-xO2催化剂第一性原理研究[D]. 岑望来.浙江大学 2012
[5]层状类钙钛矿结构有机—无机杂合物电子结构的第一性原理研究[D]. 赵广辉.武汉理工大学 2012
本文编号：3366488
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3366488.html
