钙钛矿太阳电池的研究进展

发布时间：2019-07-14 20:34

【摘要】：介绍了卤铅铵钙钛矿(CH3NH3Pb X3,X=Cl、Br、I)的结构及其在新型无机-有机杂化异质结钙钛矿太阳电池中的应用,阐述了钙钛矿太阳电池的结构与工作原理,着重从钙钛矿太阳电池的致密层、钙钛矿吸收层(有骨架层和无骨架层)及有机空穴传输层三个重要组成部分的材料、微结构及制备方法等方面分析了钙钛矿太阳电池的研究进展及存在的问题。并结合不同课题组的研究成果评价了钙钛矿太阳电池各组成部分相应的材料、微结构及制备方法等对太阳电池光伏性能和长期稳定性的影响。此外还介绍并比较了反转结构与柔性太阳电池的光伏性能,简要讨论了钙钛矿太阳电池的各层材料、结构、有毒重金属的替代、长期稳定性等方面的发展趋势。
文内图片：
图片说明： 第12期刘成等：钙钛矿太阳电池的研究进展·3247·图1钙钛矿化合物的晶体结构质和缺陷的良好容忍度等特性[6-9]。2009年将卤铅铵钙钛矿作为染料用于敏化纳米TiO2多孔薄膜，组装的液体电解质染料敏化太阳电池的光电转换效率为3.81%[2]。由于卤铅铵在染料敏化太阳电池液体电解质中的稳定性较差，，2012年使用有机空穴传输材料spiro-OMeTAD代替其中的液体电解质，组装的太阳电池的光电转换效率为9.7%[4]，从而逐步发展成为一种全新、高效率、价格便宜、制备简单、结构多样的钙钛矿太阳电池。目前，钙钛矿太阳电池的光电转换效率已上升到19%以上，迅速成为国内外研究热点之一。1钙钛矿太阳电池的结构和工作原理钙钛矿太阳电池通常是由透明导电玻璃、致密层、钙钛矿吸收层、有机空穴传输层、金属背电极五部分组成，其电池结构如图2(a)所示[10]。其中钙钛矿吸收层有两种结构，分别是有骨架层的钙钛矿吸收层，如图2(b)[11]和无骨架层（或称平板结构）的钙钛矿吸收层，如图2(c)。致密层、钙钛矿吸收层、有机空穴传输层的材料组成、微结构、性质对太阳电池的光伏性能和长期稳定性影响显著。钙钛矿太阳电池的工作原理如图2(d)所示[12]。卤铅铵钙钛矿化合物AMX3在光照下吸收光子，其价带电子跃迁到导带，接着将导带电子注入到TiO2的导带，再传输到FTO，同时，空穴传输至有机空穴传输层，从而电子-空穴对发生分离，当接通外电路时，电子与空穴的移动将会产生电流。其中，致密层的主要作用是收集来自钙钛矿吸收层注入的电子，从而导致钙钛矿吸收层电子-空穴对的电荷分离；钙钛矿吸收层的主要作用是吸收太阳光产生的电子-空穴对，并能高效传输电子-空穴对、电子、空穴至相应的致密层和有机空穴传输层；有机
文内图片：
图片说明：

本文编号：2514505