钙钛矿太阳能电池电荷动力学与器件稳定性研究

发布时间：2024-06-05 19:12

　　近年来,一种名为钙钛矿太阳能电池的新型薄膜光伏器件吸引了科研人员的广泛关注。从2009年至今,其光电转换效率从3.8%增长到22.7%,已经可以和晶硅太阳能电池相媲美,效率已经不再是制约其商业化发展的决速步。目前,该领域研究热点也开始从提升器件效率向制备大面积、高稳定性、环境友好的钙钛矿太阳能电池上转移,尤其是器件的稳定性问题已经成为该领域面临的最大挑战。于此同时,大量的工作开始从动力学的角度去研究钙钛矿材料稳定性以及器件输运性质的稳定性,这些工作能够从理论上找到问题所在,对实验上解决器件稳定性问题能够起到一定的指导作用。基于此背景,本论文研究了钙钛矿太阳能电池的电荷存储和复合特性,并将这些微观过程与器件稳定性建立起直接的联系,为提高器件稳定性提供一些指导性建议。本文主要工作可以总结如下:一、通过瞬态光电流/光电压、电化学阻抗谱及理论计算等方法研究了器件电荷存储的机制,发现在外加偏压下,大量的电荷主要存储在抽取层中并接近抽取层和吸收层表面。二、通过引入超薄的界面钝化层并结合可调控的瞬态光电压、荧光等表征手段深入探讨了瞬态测量中的电荷复合机制。结果表明,光电压的衰减动力学为电荷反向复合机...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1未来的初级能源使用情况[2]为了提升光伏发电较传统能源供应方式的竞争力，发展高效率、低成本、高稳定的光伏技术成为了该领域的研究热点。目前，太阳能电池已经从第一代的晶硅、砷化镓电池发展到基于新型薄膜材料的第三代太阳电池。钙钛矿太阳电池是近些年发展起来的以有机无机杂化的钙....

留下带正电荷的施主离子，因此会形成一个如图1.2(b)所描述的从P指向N的内建电场F。随着扩散运动的进一步进行，内建电场F逐渐增大，整个P区的能带一起上移，N区的能带下移。另外在内建电场的驱动下，空穴会从N向P漂移，电子从P向N漂移。载流子的....

图1.3常见半导体结能带结构(a)(b)异质结(c)金属半导体结(d)金属绝缘体半导体结[6]1.2.2半导体的电荷输运理论在前面我们已经说到，P-N结在平衡状态下对外不显示电流，但是在外加偏压的情况下，P-N结的平衡状态被打破，对外将呈现不对称的伏安特性....

图1.4外加正向偏压下p-n结能带结构及载流子输运示意图1.2.3光生伏特效应晶体内部的原子按照一定的布拉菲格子周期性排列，相同格点的电子会相互扰动，原来孤立的原子能级变成离域化的能带结构，被占据和未被级之间的间隙则变成带隙。不同带隙的晶体表现出的物理性质大相径庭说，半....

本文编号：3989816