溶剂工程对钙钛矿光吸收层结晶过程的调控及器件光电性能的研究

发布时间：2021-06-25 04:39

　　在过去的几年里,有机金属卤化物钙钛矿材料由于其直接带隙、吸收系数高、双极性载流子扩散、弱激子束缚能和长的载流子扩散长度等优势,成为制备低成本、高效率的太阳能电池最有前途的材料之一。钙钛矿太阳能电池从2009年发展至今,其效率从最初的3.8%迅速增长到22.1%,达到多晶硅电池的水平。尽管钙钛矿材料有诸多固有优势,且钙钛矿太阳能电池的发展取得了巨大进步,但依旧迫切需要发明一种简单、可控的钙钛矿制备工艺,实现钙钛矿薄膜的高质量和重现性。本文对钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿光吸收层进行了一系列的实验和分析。其主要工作和成果如下:（a）为了避免在常规一步旋涂法制备基于平面衬底的钙钛矿薄膜过程中产生不可控的非连续覆盖的薄膜形貌,我们通过溶剂工程对一步法工艺进行改进制备出了表面几乎全覆盖的高质量钙钛矿薄膜。首先,我们通过在MAPb I3/DMF前驱体溶液中加入适量HI水溶液提高MAPb I3在DMF/HI混合溶剂的溶解度,延长MAPb I3在旋涂过程中的成核时间,制备出了相对致密但表面未完全覆盖的MAPb I3钙钛矿薄膜。原因是在MAPb I3晶体开始成核时,DMF/HI混合溶剂中更高的MAPb I3... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

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太阳能电池分类和研究进展[5]

图 1.2 （a）光电效应；（b）光伏效应.2.2 光生电流和量子效率太阳能电池在光照条件下产生的光生电流 Jph由入射光强 bs和电池性能共同定。光生电流 Jph和短路电流 Jsc相等，可表示为 = = ∫ ( ) ∞0( ， )dE (1.1)中 q 电子电荷量为 1.6×10-19C；量子效率 QE 是光子能量 E 的函数，表示能量 E 的电子，产生电子跃迁进入到外部电路的概率；bs入射光强表示单位时间，单位面积上，能量在 E 到 E+dE 范围内的光子数目，bs与太阳温度 Ts有关。量子效率 QE(E) 的大小取决于材料对光子的吸收效率以及载流子的分离和运效率。由式 1.1 可知，短路电流 Jsc的大小取决于入射光强 bs(E) 和量子效 QE(E) 乘积的积分。

式中，Jo是反向饱和电流；kB是玻尔兹曼常数 1.38×10-23J/K。太阳能电池伏安特性中的电流 J(V)是光生电流 Jph与反向的暗电流 Jdark的叠加，如图 1.3（b）所示： ( ) = ( ) (1.3) ( ) = exp( ) 1 (1.4)式 1.3 可以和理想太阳能电池的等效电路对应，等效电路如图 1.3（a）所示。当电路断开时，J(V)=0，V→Voc，Voc为开路电压（即光生电压 Vph），此时 Jsc=Jdark，由式 1.4 可得： = = ln( 01) (1.5)由公式 1.1 可知，Jsc与入射光强 bs成正比，那么根据式 1.5 可以得知 Voc与入射光强 bs的对数成正比。


本文编号：3248511