甲脒基钙钛矿太阳能电池的结构设计及性能研究

发布时间：2021-09-24 16:12

　　有机-无机杂化钙钛矿材料因其加工简单、组分丰富、带隙可调、具有高吸光系数和电荷迁移率以及双极性传输特性等优点,近年来已成为国际新能源领域的研究热点。但是,以钙钛矿材料为吸光层的钙钛矿太阳能电池仍然存在一些亟待解决的关键技术问题。深入研究钙钛矿光吸收层材料和载流子传输层材料的微结构与光吸收性能、载流子传输规律,譬如如何提高电荷传输性能,如何提高器件再现性并减少磁滞现象,如何增强器件的稳定性等等,对获得高效率与稳定性好的钙钛矿太阳能电池至关重要。针对这些问题,本文通过优化设计钙钛矿的化学组分和微观结构、选用不同种类和形貌的n型半导体材料,设计合理的钙钛矿太阳能电池的结构和界面,改善钙钛矿太阳能电池的光吸收能力、光电转换效率,深入研究电子-空穴的分离、传输与光电转换的物理规律和模型。本文的主要研究内容如下:（1）制备了三维分级Ti02-CdS-RGO复合材料作为甲脒铅碘钙钛矿太阳能电池的电子传输层。与单一 TiO2和二元复合物相比,Ti02-CdS-RGO具有更强的荧光淬灭能力、更低的光生电子-空穴复合率和更优异的电子传输能力。基于Ti02-CdS-RGO器件的短路电流密度JsC和光电转换效... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－３钙钛矿太阳能电池器件的起源和演变ｐ２１

?山东大学博士学位论文???“封盖”制备在电子传输层上层，最后沉积空穴传输／选择层和蒸发金属（Ａｕ或??Ａｇ）对电极用来收集电荷。ＰＳＣｓ的基本结构和工作原理如图１－７所示。当入射??光由ＴＣＯ?—侧照进钙钛矿太阳能电池后，钙钛矿吸收入射光能量，被激发产生??光生电子（ｅ〇和空穴（ｈ＋）。其中ｅ＿扩散至ＥＴＬ／ＰＶＳＫ的界面处，注入ＥＴＬ的导带??（ＣＢ）中，然后被ＦＩＸ）电极收集后，经由外电路回到电池对电极。而ｈ＋在扩散??至ＰＶＳＫ／ＨＴＭ界面后，经由ＨＯＭＯ?（最高未占轨道）位置高于钙钛矿的空穴传??输材料传输至对电极，形成一个完整回路。钙钛矿电池的工作过程大致可以概括??为以下几步：（１）钙钛矿光激发，（２）电子转移到ＥＴＬ，（３）空穴转移到ＨＴＭ??（或等价地，从ＨＴＭ到钙钛矿的电子转移），（４）非理想的光生载流子复合，（５，??６）在ＥＴＬ和ＨＴＭ与钙钛矿之间以及（７）在ＥＴＬ与ＨＴＭ之间的反向电荷转??移。为了获得高性能，步骤（４）?－?（７）必须比电荷产生和提取步骤（１）?－?（３）??的速度慢得多｜３６，３７］。??

尽管钙钛矿太阳能电池的ＰＣＥ已经接近于单晶硅太阳能电池，但是这类太??阳能电池在商业化之前仍然面临许多重大挑战。一个挑战是其不稳定性，包括外??在和内在的不稳定性，这里涉及环境因素和测试因素等多方面（图１－８）。测试钙??钛矿太阳能电池效率的电流电压曲线Ｕ－Ｖ曲线）存在磁滞现象［６３，Ｍ］，这种瞬态??现象６６］使得电池效率数值的提取依赖于扫描测试参数和条件。对于此现象研??７??

【参考文献】：
博士论文
[1]钙钛矿太阳能电池界面层材料及钙钛矿层形貌调控的研究[D]. 武其亮.中国科学技术大学 2016
[2]钙钛矿太阳能电池关键组成材料的制备与性能研究[D]. 蔡冰.大连理工大学 2016
[3]有机—无机杂化钙钛矿的光学特性研究[D]. 孔伟光.浙江大学 2016
[4]基于聚合物及有机金属卤化物钙钛矿新型太阳能电池的界面材料制备及性能调控[D]. 吴仲伟.苏州大学 2016
[5]钙钛矿太阳能电池工作机理、回滞、降解研究[D]. 徐晓宝.华中科技大学 2015



本文编号：3408054