反溶剂及界面改性提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的研究

发布时间：2024-03-17 12:37

　　随着能源危机和环境污染日益严峻,新能源的开发迫在眉睫。由于太阳光是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,因此发展太阳能电池将太阳光转换为电能是一条解决全球范围能源危机和环境污染的重要途径。近年来,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池由于在能量转换效率上取得了迅猛发展,受到广泛的研究与关注。这是由于钙钛矿材料具有较高的载流子迁移率,较长的载流子扩散长度,高消光系数,高缺陷容忍度以及可控的带隙结构。目前,钙钛矿太阳能电池认证的最高效率达到23.7%,显示出巨大的商业应用前景。虽然钙钛矿太阳能电池的研究取得了长足的进展,然而目前依然存在较多因素限制钙钛矿太阳能电池效率的进一步提升,例如电子传输层表面缺陷及较低电子迁移,钙钛矿活性层的多晶性导致的缺陷,钙钛矿活性层中离子迁移等。本文主要从界面修饰,钙钛矿活性层缺陷钝化,以及高质量钙钛矿活性层制备方面着手对平面异质结构钙钛矿太阳能电池进行优化,论文主要研究内容如下:(1)在TiO₂/MAPbI₃界面引入SnO₂修饰层。采用简易的溶液旋涂法,在TiO₂/MAPbI_...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1近几十年各类太阳能电池的效率发展进程

究团队首次报道了采用基于CH3NH3PbI3钙钛矿量子敏化太阳能电池效率达到3.8%，这开创了以钙钛矿作为光活性剂制备高效太阳能电池新思路[8]。然而随着研究的深入，研究者发现钙钛矿在以I-/I-3的氧化还原电解液中极不稳定，很容易分解，这导致组装的器件效率只能维持几分钟。2....

图1.2钙钛矿材料的结构特征:（a）典型立方结构钙钛矿的晶胞，（b）

1.2钙钛矿材料结构和性质1920年，Goldsmith在借用了CaTiO3的命名后首先描述了具有ABX3组成的结构为钙钛矿结构。理想的钙钛矿结构具有立方对称性，A阳离子与12个X阴离子配位形成立方八面体结构，B阳离子与6个X阴离子配位形成正八面体结构....

图1.3钙钛矿材料和它们的可控光谱吸收[20]

有效的钝化了钙钛矿内部的缺陷，这大大提升了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性[35-38]。然而在在这些制备的高效钙钛矿器件中，钙钛矿材料中的金属离子不可避免的都采用了有毒重金属Pb2+，这为钙钛矿光伏产业的推广带来隐患。为此采用无毒金属离子替代Pb2+成为一个研究热点。目前大部....

图1.4各类钙钛矿太阳电池的结构示意图和相应的SEM截面图

1.3.1钙钛矿太阳能电池的结构一般高效的钙钛矿太阳电池包括电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL），致密的钙钛矿活性层像三明治一样介于ETL和HTL层之间，当受到光激发后，钙钛矿内部激子发生分离产生自由电子后空穴，电子和空穴经过界面处ETL和HTL层收集和传输最....

本文编号：3931042