锡卤化物钙钛矿太阳能电池的研究
发布时间：2021-04-16 13:21
有机无机卤化物钙钛矿作为一种新型的光电材料引起了人们广泛关注。然而铅钙钛矿太阳能电池在未来的大尺寸应用中将会造成环境污染的问题。因此发展一种环境友好的无污染的可替换铅的钙钛矿材料势在必行。尽管锡元素是一种比较有前景的能够替代铅的元素,但是利用锡元素制备的薄膜及器件因其不可控的结晶过程以及较低的转换效率限制了它的应用。本文采用了二元有机阳离子锡基钙钛矿（FA）x（MA）1-xSnI3（x = 0.00、0.25、0.50、0.75、1.00）（FA = NH2CH = NH2+,MA=CH3NH3+）作为一种新型的功能层材料,研究显示随着FA增加其带隙由1.37 eV向1.27eV移动,通过优化有机阳离子FA和MA的比例,基于（FA）0.75（MA）0.25SnI3钙钛矿光电器件我们获得了一个2.41%的最高转换效率和0.40 ...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图I-I太阳电池的实验室最高效率进展图y1Fig.1-I.Collectionofthebestresearch-cellefficiencies.hl根据制备太阳电池的活性层材料
图１－２染料敏化太阳能电池的工作原理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ??自从１９９丨年Ｂ．ＣＴＲｅｇａｉｉ第一次报道了转化效率为７．１％的染料敏化Ｃｓ）以来，ＤＳＣｓ被认为是低成本、高效率的第三代太阳电池［２】。染料有材料丰富、工艺简单、成本低的优点，在工艺方面一般采用丝网温烧结技术。ＤＳＣｓ的工作原理可以简述如下：在太阳光照下，染料光子，将染料从基态被激发到激发态，处于激发态的染料不稳定，注入到金属氧化物中（如多孔Ｔｉ（ｂ薄膜）的导带中，电子扩散到相应电子。染料敏化电池对染料的要求有：（１）具有较宽的光谱响应范围，尽量与太阳的发射光谱相匹配，有较高的太阳光吸收系数：（２）应在半导体氧化物表面并以高量子效率将电子注入到导带中；（３）具性，能经历丨〇８次以上氧化还原循环，寿命相当于在太阳光下运行２０（４）它的氧化还原电势应高于电解质电子给体的氧化还原势，能迅中的电子给体而再生。目前染料敏化电池的发展正向着拓宽染料的吸高吸收光系数的有机染料和多种染料协同敏化的方向发展。染料敏，，
而其器件结构经历了肖特基型、双层异质结型和体异质结型三个发展阶段，图１－３??为常见的有机聚合物太阳能电池的结构类型。丨９５８年到１９７８年２０年间有机聚合??物太阳能电池一直停留在肖特基型阶段，这种类型只是在两个功函不同的电极之??间夹杂一层有机半导体材料，有机半导体在光照的作用下电子从ＨＯＭＯ能级被激??发到ＬＵＭＯ能级，然后被低功函的电极收集，空穴被高功函的电极收集由此形成??电流。然而，这种电池的激子分离效率很低，大多数光生激子来不及分离就己经??被复合。双层异质结聚合物太阳能电池是在聚合物给体层的基础上加上了?一层受??体层，这样光生激子能够在给体层和受体层的界面上有效的分离，分离的电子和??空穴能够被有效的传输到电极上，然而受限于激子的扩散长度，这种电池的光电??转换效率仍然不高《随后儿年，研宄人员提出了一种体异质结的聚合物太阳能电??池，简单来讲这种电池是将给体材料和受体材料混合在了一起，在混合膜中给体??和受体材料形成一个一个的单一功能区，这样在薄膜任何位置生成的激子都可以??在很短的距离之内进行有效的分离，就使得激子的分离效率得到大大的提高。然??而与硅基太阳能电池相比，有机材料载流子迁移率低和激子束缚能大是限制着有??机聚合物太阳能电池的发展两个主要因素。，??（ａ）?（ｂ）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿太阳电池的工作机理及性能的主要影响因素[J]. 钱柳,丁黎明. 高等学校化学学报. 2015(04)
[2]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J]. Science Foundation in China. 2014(02)
本文编号：3141508
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图I-I太阳电池的实验室最高效率进展图y1Fig.1-I.Collectionofthebestresearch-cellefficiencies.hl根据制备太阳电池的活性层材料
图１－２染料敏化太阳能电池的工作原理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ??自从１９９丨年Ｂ．ＣＴＲｅｇａｉｉ第一次报道了转化效率为７．１％的染料敏化Ｃｓ）以来，ＤＳＣｓ被认为是低成本、高效率的第三代太阳电池［２】。染料有材料丰富、工艺简单、成本低的优点，在工艺方面一般采用丝网温烧结技术。ＤＳＣｓ的工作原理可以简述如下：在太阳光照下，染料光子，将染料从基态被激发到激发态，处于激发态的染料不稳定，注入到金属氧化物中（如多孔Ｔｉ（ｂ薄膜）的导带中，电子扩散到相应电子。染料敏化电池对染料的要求有：（１）具有较宽的光谱响应范围，尽量与太阳的发射光谱相匹配，有较高的太阳光吸收系数：（２）应在半导体氧化物表面并以高量子效率将电子注入到导带中；（３）具性，能经历丨〇８次以上氧化还原循环，寿命相当于在太阳光下运行２０（４）它的氧化还原电势应高于电解质电子给体的氧化还原势，能迅中的电子给体而再生。目前染料敏化电池的发展正向着拓宽染料的吸高吸收光系数的有机染料和多种染料协同敏化的方向发展。染料敏，，
而其器件结构经历了肖特基型、双层异质结型和体异质结型三个发展阶段，图１－３??为常见的有机聚合物太阳能电池的结构类型。丨９５８年到１９７８年２０年间有机聚合??物太阳能电池一直停留在肖特基型阶段，这种类型只是在两个功函不同的电极之??间夹杂一层有机半导体材料，有机半导体在光照的作用下电子从ＨＯＭＯ能级被激??发到ＬＵＭＯ能级，然后被低功函的电极收集，空穴被高功函的电极收集由此形成??电流。然而，这种电池的激子分离效率很低，大多数光生激子来不及分离就己经??被复合。双层异质结聚合物太阳能电池是在聚合物给体层的基础上加上了?一层受??体层，这样光生激子能够在给体层和受体层的界面上有效的分离，分离的电子和??空穴能够被有效的传输到电极上，然而受限于激子的扩散长度，这种电池的光电??转换效率仍然不高《随后儿年，研宄人员提出了一种体异质结的聚合物太阳能电??池，简单来讲这种电池是将给体材料和受体材料混合在了一起，在混合膜中给体??和受体材料形成一个一个的单一功能区，这样在薄膜任何位置生成的激子都可以??在很短的距离之内进行有效的分离，就使得激子的分离效率得到大大的提高。然??而与硅基太阳能电池相比，有机材料载流子迁移率低和激子束缚能大是限制着有??机聚合物太阳能电池的发展两个主要因素。，??（ａ）?（ｂ）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿太阳电池的工作机理及性能的主要影响因素[J]. 钱柳,丁黎明. 高等学校化学学报. 2015(04)
[2]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J]. Science Foundation in China. 2014(02)
本文编号：3141508
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教材专著
