稀土发光材料在钙钛矿太阳能电池中的应用
发布时间：2021-12-09 17:09
稀土发光材料因其独特的电子层结构,而表现出引人注目的固体发光效果。通过各种稀土元素的混合掺杂,理论上可以实现各种光谱的发射。稀土发光材料具有吸收截面大、发光效率高、荧光寿命长、光物理输出稳定和光谱调节强等特点,被广泛运用在生物、显像、医疗和太阳能电池等各个领域。钙钛矿太阳能电池作为一种清洁、低能耗的环境友好型能源近些年来被广泛关注。作为新一代太阳能电池的领军材料,钙钛矿太阳能电池因其具有适宜的直接带隙半导体宽度、较长的载流子寿命、优异的电导率和高效的光电转换效率得到众多科研工作者的青睐。在过去的短短几年间,钙钛矿太阳能电池异军突起,光电转换效率由3.8%迅速突破到22.1%。而在钙钛矿太阳能电池的各种结构中,TiO2介孔层拥有优异的半导体性能和均匀的介孔支架结构,成为突破各种效率的重要类型。但实验中我们发现MAPbI3型钙钛矿只能够高效利用400nm-800nm的可见光,而对太阳光谱中占比44%的近红外光却因为带隙宽度不匹配被浪费掉。另外,由于TiO2具有良好的催化效应,在钙钛矿和二氧化钛接触面异质结很容易在紫外光下催化...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年BP世界能源展望能源是科技进步发展的基础、是人类生存的基本条件[4]
少化石燃料的使用，提高清洁能源在能源消费中的占比[7]。根据 2017 年度《BP 世源展望》统计（如图 1-1所示），以传统煤炭和石油为主导的能源消费正在逐年减以可再生能源为基础的能源消费在以年均 7.1%的增速成为近年来发展最快的一种消费形式，从图中我们可以看出，石油和煤等高污染的能源消费品均呈现出明显降趋势[8]。而可再生能源作为一种环境友好型能源在近四十年里得到了长足发展，预计未来可再生能源在能源结构中的比例将从 2015年的 5%升至 2035年的 10%。可再生能源作为一种取之不尽、用之不竭的能源形式被广泛利用。它主要包括、太阳能、生物质能以及地热能等多种形式[9]。而太阳是地球生命的源泉，地球上所有的能源都源自于太阳能。太阳能作为一种常见的能源形式得到科学家们青睐研发出各种以利用太阳能为基础的设备。例如：高效的太阳能热水器、光压推进飞船的太阳帆以及常见的太阳能电池板等[10]。太阳能热水器作为家庭热水供应系经走进了千家万户，得到了公众的高度认可和一致好评。
由于太阳能热水器作为单一的能源输出形式，严重地限制了其发展的可能。而太阳能电池作为一种光电转换器件，不仅能够高效地吸收太阳能并将其转换为电能，而且几乎不对环境产生有害影响[11]。Becquerel 教授在 1839 年首次发现并提出了光生伏特效应，在随后的几十年里得到了科学界的重视和研究，图 1-2 是标准的太阳能电池结构。到 1954 年 Pearson 等人研发出了以半导体硅为基础的太阳能电池，标志着具有市场应用价值的太阳能电池进入了新时代[12]。在此以后，各种各样的太阳能电池如雨后春笋般发展起来，依据太阳能电池材料和结构主要可将其分为以下几种：（1）单晶硅太阳能电池，是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池。（2）多晶硅、非晶硅太阳能电池。（3）半导体薄膜太阳能电池，主要有铜铟镓硒薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土上转换发光在钙钛矿太阳能电池中的应用[J]. 张鹏飞,王小平,王丽军,张庆远,杨丽萍,马全善. 材料科学与工程学报. 2017(06)
[2]钙钛矿太阳能电池:从高效率到稳定性[J]. 万婷婷,朱安康,郭友敏,汪春昌. 材料导报. 2017(05)
[3]硅基单结太阳能电池的制备技术、缺陷及其性能的研究[J]. 季鑫,杨德仁,答建成. 材料导报. 2016(03)
[4]世界能源趋势预测及能源技术革命特征分析[J]. 张映红,路保平. 天然气工业. 2015(10)
[5]我国清洁能源发展策略[J]. 孙进安. 中外企业家. 2014(12)
博士论文
[1]铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究[D]. 童君.浙江大学 2014
[2]中国太阳能光伏产业政策效应研究[D]. 袁见.辽宁大学 2013
[3]基于能量传递的稀土掺杂微纳米发光材料的制备及其发光特性研究[D]. 盛天琦.吉林大学 2013
[4]聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究[D]. 宋明辉.华中科技大学 2012
[5]中国稀土资源战略研究[D]. 陶春.中国地质大学（北京） 2011
[6]稀土掺杂发光材料下转换发光特性研究[D]. 黄小勇.华南理工大学 2011
[7]稀土掺杂氟化物频率上转换及荧光效应研究[D]. 伏振兴.陕西师范大学 2010
本文编号：3530986
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年BP世界能源展望能源是科技进步发展的基础、是人类生存的基本条件[4]
少化石燃料的使用，提高清洁能源在能源消费中的占比[7]。根据 2017 年度《BP 世源展望》统计（如图 1-1所示），以传统煤炭和石油为主导的能源消费正在逐年减以可再生能源为基础的能源消费在以年均 7.1%的增速成为近年来发展最快的一种消费形式，从图中我们可以看出，石油和煤等高污染的能源消费品均呈现出明显降趋势[8]。而可再生能源作为一种环境友好型能源在近四十年里得到了长足发展，预计未来可再生能源在能源结构中的比例将从 2015年的 5%升至 2035年的 10%。可再生能源作为一种取之不尽、用之不竭的能源形式被广泛利用。它主要包括、太阳能、生物质能以及地热能等多种形式[9]。而太阳是地球生命的源泉，地球上所有的能源都源自于太阳能。太阳能作为一种常见的能源形式得到科学家们青睐研发出各种以利用太阳能为基础的设备。例如：高效的太阳能热水器、光压推进飞船的太阳帆以及常见的太阳能电池板等[10]。太阳能热水器作为家庭热水供应系经走进了千家万户，得到了公众的高度认可和一致好评。
由于太阳能热水器作为单一的能源输出形式，严重地限制了其发展的可能。而太阳能电池作为一种光电转换器件，不仅能够高效地吸收太阳能并将其转换为电能，而且几乎不对环境产生有害影响[11]。Becquerel 教授在 1839 年首次发现并提出了光生伏特效应，在随后的几十年里得到了科学界的重视和研究，图 1-2 是标准的太阳能电池结构。到 1954 年 Pearson 等人研发出了以半导体硅为基础的太阳能电池，标志着具有市场应用价值的太阳能电池进入了新时代[12]。在此以后，各种各样的太阳能电池如雨后春笋般发展起来，依据太阳能电池材料和结构主要可将其分为以下几种：（1）单晶硅太阳能电池，是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池。（2）多晶硅、非晶硅太阳能电池。（3）半导体薄膜太阳能电池，主要有铜铟镓硒薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土上转换发光在钙钛矿太阳能电池中的应用[J]. 张鹏飞,王小平,王丽军,张庆远,杨丽萍,马全善. 材料科学与工程学报. 2017(06)
[2]钙钛矿太阳能电池:从高效率到稳定性[J]. 万婷婷,朱安康,郭友敏,汪春昌. 材料导报. 2017(05)
[3]硅基单结太阳能电池的制备技术、缺陷及其性能的研究[J]. 季鑫,杨德仁,答建成. 材料导报. 2016(03)
[4]世界能源趋势预测及能源技术革命特征分析[J]. 张映红,路保平. 天然气工业. 2015(10)
[5]我国清洁能源发展策略[J]. 孙进安. 中外企业家. 2014(12)
博士论文
[1]铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究[D]. 童君.浙江大学 2014
[2]中国太阳能光伏产业政策效应研究[D]. 袁见.辽宁大学 2013
[3]基于能量传递的稀土掺杂微纳米发光材料的制备及其发光特性研究[D]. 盛天琦.吉林大学 2013
[4]聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究[D]. 宋明辉.华中科技大学 2012
[5]中国稀土资源战略研究[D]. 陶春.中国地质大学（北京） 2011
[6]稀土掺杂发光材料下转换发光特性研究[D]. 黄小勇.华南理工大学 2011
[7]稀土掺杂氟化物频率上转换及荧光效应研究[D]. 伏振兴.陕西师范大学 2010
本文编号：3530986
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