介观钙钛矿太阳能电池的光吸收层制备及界面调控研究

发布时间：2021-12-12 11:56

　　自从2009年Miyasaka等人将有机无机杂化钙钛矿用于光伏器件开始,该半导体材料引起了人们极大的关注。钙钛矿太阳电池（PSC）的光电转换效率（PCE）在过去短短十年内从3.8%迅速提高到23.7%。其中金属卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI₃材料具有高的光吸收系数、较长的电荷扩散长度、双极性电荷传输特性、合适的禁带宽度和可采用溶液法加工等优点,尤其是介观结构CH₃NH₃PbI₃PSCs具有高效率,且工艺重复性较好,使其迅速成为新型太阳电池的研究热点。然而,在介观钙钛矿太阳能电池技术的发展过程中,光吸收层的成膜性问题一直是阻碍器件性能提升的关键。对于介观PSCs,钙钛矿材料均匀、完整填充介孔金属氧化物纳米孔洞、制备高结晶度、致密晶粒覆盖层成为本太阳电池研究的重要工作和挑战。本文紧跟国际前沿发展,借助于多种表面、界面修饰方法,深入探讨了钙钛矿薄膜的成核、生长及界面调控机制。通过表面修饰、界面调控显著提升了太阳电池的光电转换效率（PCE）,为钙钛矿太阳电池效率的... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：194 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

典型的几类太阳能电池效率发展历程（美国国家能源实验室NREL发布，截止2019年3月1日）[13]

1.2.2 钙钛矿的晶体结构之前人们所述的钙钛矿指的是(RNH3)2(CH3NH3)n-1MnI3n+1（R 代表烷基、苯乙基等，M 为 Pb、Sn 等，n=1,2,3~∞），有机-无机杂化钙钛矿的结构为有机层和无机层交替堆叠，在有机层之间的范德华力垂直于无机层，共价键连接无机层，形成像层状结构的量子井。这种多层复合钙钛矿的带隙通常大于 2 eV。如果有机阳离子的尺寸减小，其结构将由原来的四方对称结构逐渐变为立方对称结构。这种对称性的增强减小了钙钛矿的带隙，例如，钙钛矿型 CH3NH3PbI3的带隙在1.5 eV 左右。这种立方型有机-无机杂化钙钛矿一般采用的化学结构为 AMX3。现在的钙钛矿材料通常被认为是 ABX3型化合物的统称，如图 1-2（a）所示，其中 A, B 分别为离子半径不同的阳离子，X 表示与 B 位阳离子配位的阴离子。

图 1-3 MA–PbI3的能带结构图[15]scalar-relativistic electronic band structure and partial densitPbI3in the low-temperature orthorombic phase.体光电器件的钙钛矿材料主要由：CH3NH3+（M A 位阳离子、I-、Cl-、Br-的 X 位阴离子以及 Ge位于第四主族的元素构成。通常讲 B 位阳离子的 B 位阳离子由六个 X 位阴离子环绕，形成 BX6由顶对顶形成的共点三维结构组成，构成连续的结构的形成受 A、B、X 离子的离子半径影响，并且子半径是不同的。钙钛矿的稳定性一般可以通过rance factor）t 和八面体因子 μ 的经验公式来衡量，

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于氧化锡纳米晶的低温电子传输层型钙钛矿太阳电池的研究（英文）[J]. 赵晋津,魏丽玉,刘金喜,王鹏,刘正浩,贾春媚,李江宇.  Science China Materials. 2017(03)



本文编号：3536633