基于结构调控增强介观太阳能电池的光学特性及其性能研究

发布时间：2024-04-19 22:11

　　近年来,基于介观尺度的无机/有机半导体材料及三维互穿网络结构的新型介观太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC)及介观钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cell,PSC)备受关注。尤其是介观PSC,其小面积器件的光电转换效率快速提升,7年时间内超过22%,十分接近单晶硅、铜铟镓硒、碲化镉太阳能电池的光伏性能。介观太阳能电池还具有制备工艺简单、成本低廉等优点,十分有潜力成为下一代高效率光伏产品。目前DSSC和PSC介观光伏器件仍存在一些问题,如:菲涅尔反射损耗,活性层吸光能力不足以及光谱失配等,这些问题的全面解决有望极大推动介观光伏器件的进一步发展,突破其光电转换效率的理论极限值。本文开展了DSSC和PSC介观光伏器件的制备与研究,针对其菲涅尔反射损耗,活性层吸光能力不足以及光谱失配等问题,对介观太阳能电池进行了一系列结构调控及光学性能优化,提升了介观光伏器件的光电转换效率,并对相关的物理机制进行了探讨。主要研究内容及成果包括如下几个方面:1.针对光伏电池器件与太阳光谱之间的失配问题,设计、制备了一种具有光谱转换功能...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1介观太阳能电池从染料敏化到钙钛矿的发展历程[38]

量用于捕获光的染料分子，以铂电极作为对电极，并在两电极之间填充液态电解质[11]。如图所示[38]，之后的二十多年间，从DSSC到PSC，介观太阳能电池经历了一系列的发展历程，器件结构发生了一系列的变化。这些介观太阳能电池具有一些共同的特点与不足，因而也面临着一些共同的挑战....

图1-2垂直入射光在倒金字塔结构侧壁处的（a）二次及（b）多次反射现象[39]

因而，TCO基片的光学透过率将受到限制，这在一定程度上影响了器件的PCE。透过率的降低主要是由菲涅尔反射导致的，当光由一种介质入射到另一种折射率不同的介质上时，两介质的界面处将有一部分光被反射，这种现象称为菲涅尔反射。菲涅尔反射是降低光伏器件的PCE的重要现象，对于太阳能....

图1-3DSSC及PSC的光谱响应范围Fig.1-3SpectrumresponsesofDSSCandPSC

图1-3DSSC及PSC的光谱响应范围Fig.1-3SpectrumresponsesofDSSCandPSC光谱转换是利用纳米荧光材料的光谱转换性质将光伏器件响应范围外的光子转换为其响应范围内的光子使器件得以对响应范围之外的多频段光进行吸收与利用的光学管....

图3-2（a-b）200C下反应2h合成的NaGdF4:Eu3+纳米棒不同放大倍率的TEM图片，图（b）的插图展示了NaGdF4:Eu3+纳米晶的SAED图谱，NaGdF4:Eu3+纳米晶的（c）FESEM图片，（d）XRD图谱以及（e）EDX光谱

32图3-2（a-b）200C下反应2h合成的NaGdF4:Eu3+纳米棒不同放大倍率的TEM图片，图（b）的插图展示了NaGdF4:Eu3+纳米晶的SAED图谱，NaGdF4:Eu3+纳米晶的（c）FESEM图片，（d）XRD图谱以及（e）EDX....

本文编号：3958448