基于光转换的高效稳定钙钛矿太阳能电池的研究

发布时间：2021-01-27 19:36

　　近年来,ABX₃结构的有机-无机金属卤化物钙钛矿材料因其具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调、合成方法简单、可加工性强等优点,已成为光电材料研究中的热点之一。基于钙钛矿材料的钙钛矿太阳能电池（PSCs）是一种新型太阳能电池。PSCs的光电转换效率（PCE）已经从2009年的3.8%增长到2019年的25.2%。尽管已经取得了巨大成功,但仍然面临一些挑战。PSCs对于提升太阳光谱的利用率和改善稳定性等方面是其获得高效率以及面向商业化发展的必经之路。作者在博士期间主要集中解决PSCs所面临太阳光谱利用率低和稳定性差的问题。我们的研究结果表明,通过将荧光转换材料应用到器件的内部及对钙钛矿材料进行掺杂,可获得高效和稳定的PSCs。（1）首先,我们合成了一种高效的Eu的配合物Eu（TTA）₂（Phen）MAA,并将其旋涂在介孔TiO₂上,它可以作为介孔TiO₂层和钙钛矿光吸收层之间的界面修饰层,修饰后的器件效率从17.00%提高到19.07%。器件性能的提高一方面可归因于Eu（TTA）₂

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

PSCs的几种基本结构

一步法制备PSCs的另一个优化方法是在前驱体溶液中引入添加剂。例如在前驱体溶液中加入1,8-二碘辛烷(DIO),发现了可控的钙钛矿结晶速率,这些添加剂降低了相变能,使晶体生长更加均匀,因此,产生了无针孔的高质量钙钛矿薄膜,从而优化了表面形貌和器件性能,最终提高了器件的PCE。从此之后,更多的添加剂被证明可以提高器件效率,如NH4Cl、HI和CH3NH3Cl[81-83]。此外,适当调整钙钛矿的组分也有利于提高器件的PCE。钙钛矿的带隙调节可以通过调整卤化物阴离子比例来实现,在这些研究中已经出现了相应的器件性能提升[84]。图1-5热重分析(a)MAI·Pb I2·DMFx粉末和(b-d)MAI·Pb I2·(DMSO)y(y=0.6,1.5,1.9)粉末[80]

图1-4一步法制备钙钛矿薄膜的步骤[35]图1-6 PSCs的光伏性能(A)LBSO基PSCs的横截面SEM图像(B)LBSO基PSCs和控制器件的J-V曲线和在最大功率点处的稳态PCE(插图)(C)外量子效率(EQE)曲线(D)基于LBSO的PSCs在100 s内最大功率点PCE柱状图[62]


本文编号：3003612