通过阳离子掺杂和界面工程调节二维钙钛矿薄膜的生长

发布时间：2024-04-01 03:07

　　在过去的十多年中,人们对三维(3D)结构有机-无机杂化钙钛矿材料进行了深入的研究,并取得了丰硕成果。3D钙钛矿太阳能电池(PVSC)的最高光电转换效率已经超过24%,这一水平已经可以与商业化的薄膜太阳能电池及硅太阳能电池相竞争。但是,3D钙钛矿材料的不稳定性仍然是PVSC技术产业化的主要障碍。为了提高钙钛矿材料及其电池器件的稳定性,科研工作者采用前驱体工程、界面工程等方法,并通过优化器件结构与封装技术等手段,做了大量的研究工作。其中,在三维结构钙钛矿材料中引入大体积有机胺阳离子作为间隔阳离子,制备二维(2D)结构杂化钙钛矿,利用间隔阳离子上有机链段的疏水特性,在钙钛矿材料内部形成保护层来阻挡外界水分对钙钛矿结构的侵蚀,是提高杂化钙钛矿材料耐潮湿稳定性的有效方法。但大体积有机胺阳离子的引入对电池性能有负面影响,其形成的绝缘性的间隔阳离子层会阻碍载流子沿着垂直于基底方向的传输,导致电池器件的短路电流和光电转换效率的下降。因此,如何提高2D钙钛矿太阳能电池的效率成为杂化钙钛矿太阳电池研究的新热点。杂化钙钛矿材料的化学组成及其薄膜生长的基底性质,对钙钛矿晶体薄膜的质量有着重要的影响。基于此,我...

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【部分图文】：

图1.1美国可再生能源实验室认证的实验室级别光伏器件最佳效率（2019年）

第一章绪论1第一章绪论1.1引言随着工业化速度的加快和人均消费能力的增长，能源被消耗的速率也越来越快。人类现在所消耗的能源，主要来自于传统的化石能源。众所周知，化石能源是一种不可再生资源，它很可能会在不远的将来被消耗殆尽[1]。为了解决人类面临的能源短缺问题，实现可持续发展，世界....

图1.2三维有机-无机杂化钙钛矿ABX3结构示意图

第一章绪论2的大规模应用。相比之下，钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池等可溶液加工的太阳能电池具有原材料廉价易得、制备工艺简单、可实现“卷对卷”印刷式生产等优点，已经成为太阳能研究领域的热点。特别是有机-无机杂化钙钛矿材料，一方面，它易于成膜，加工性能良好；另一方面，它又具备优异的....

图1.3二维有机-无机杂化钙钛矿材料二维层状结构

??谢?无机杂化钙钛矿活性层采用两步法制备工艺，首先在传输层上旋涂一层均匀的PbI2晶体薄膜，然后直接在PbI2晶体薄膜上旋涂MAI溶液，经加热退火后形成钙钛矿相，相应的电池效率超过了17%[6]。Nor等人通过在钙钛矿结构中引入二维钙钛矿薄层来钝化界面缺陷，获得了光电转换效率为....

图1.4有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的四种基本结构：(a)介孔支架结构,(b)双层结构,(c)

第一章绪论6钛矿太阳电池分为正型（图1.4c）和反型（图1.4d）两种结构。介孔支架的去除大大简化了电池器件的制备工艺，降低了成本，使得柔性制备成为了可能。图1.4有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的四种基本结构：(a)介孔支架结构,(b)双层结构,(c)正型平面结构(n-i-p),(....

本文编号：3944903