有机-无机钙钛矿晶体生长调控研究进展

钙钛矿太阳能电池是近5年太阳能转化利用领域的研究热点,受到国内外研究者的广泛关注.ABX3钙钛矿不但具有快速传递空穴和电子的能力,而且具有强而宽的可见光吸收性能.介观和平面结构钙钛矿薄膜电池是并重发展的钙钛矿太阳能电池.其小于1!m钙钛矿光活性层使得器件对钙钛矿层的结晶度和成膜性有着较高的要求.通过控制钙钛矿的结晶方式和质量来提高膜的性能就成为了提高电池光电转化效率的重要方式之一.第一部分综述了各种制备条件下利用一步法和两步法合成ABX3太阳能电池钙钛矿薄膜.进一步通过提高钙钛矿材料的晶体质量,将钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从3.8%提高到20%.此外,和钙钛矿薄膜相比,钙钛矿大晶体不但具有较长的载流子传输路径,而且结构更加完整,更有利排除其他因素的干扰,增进对钙钛矿结构的深入解析.因此第二部分重点介绍了钙钛矿单晶的性能和制备方法,并对其在太阳能电池和光电探测器中的应用做了初步展望.     

基于TiO_2/Perovskite/P3HT结构的n-i-p型钙钛矿电池的电极界面优化与器件性能

以TiO_2/钙钛矿(PVSK)/P3HT的n-i-p型钙钛矿电池作为研究对象,研究了TiO_2薄膜退火温度对TiO_2薄膜的结晶性、基于此的钙钛矿薄膜的形貌以及光伏器件性能的影响,比较了P3HT的掺杂以及不同批次P3HT材料对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明:TiO_2薄膜的退火工艺及P3HT的批次对器件性能影响较大。TiO_2薄膜的制备工艺设为退火温度为300℃,退火时间为45min,提高TiO_2的退火温度到500℃,钙钛矿太阳能电池的效率可提高到11.27%.通过优化钙钛矿薄膜厚度为190nm,制备得到光电转换效率为6.77%的钙钛矿薄膜光伏电池。基于低温TiO_2为电子传输层、掺杂P3HT为空穴传输层的器件性能为开路电压VOC=0.98V,短路电流J_(SC)=19.94mA/cm~2,填充因子f_F=0.42,转换效率η(PCE)=8.18%.TiO_2电子传输层和P3HT空穴传输层的系统优化对制备高性能n-i-p结构钙钛矿电池具有重要意义。     

钙钛矿太阳能电池电子传输层的研究进展

虽然目前钙钛矿太阳能电池在效率和器件稳定性方面取得了一定突破,但是由于受到电子传输层的影响,其效率仍低于理论值且器件稳定性仍有提高的空间。系统介绍了典型的钙钛矿太阳能电池结构以及无机/有机电子传输材料各自的优缺点,并结合器件效率和稳定性梳理了单层、双层以及三层电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究进展,最后对于合理设计电子传输层材料以兼顾钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性提出了展望,以期为进一步提升钙钛矿太阳能电池性能提供借鉴。     

两步旋涂法制备CH_3NH_3PbI_3太阳能电池

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池由于其高的能量转化效率、低的制造成本而引起广泛的关注.本文中采用两步旋涂法,通过改变MAI的转速来制备高性能钙钛矿太阳能电池.研究发现,通过改变MAI的转速可以调控PbI_2的残余量,适度残留的PbI_2可减少电子空穴复合,提高电池光电性能,电池能量转化效率达到15.90%(在一个模拟太阳AM 1.5G光照下),且具有较好稳定性.但过量的PbI_2的残余会影响钙钛矿太阳能电池短路电流,降低电池光电转换效率.     

低温电子传输层对钙钛矿太阳能电池性能的影响

在TiO_2,ZnO,SnO_2三种低温电子传输层上,利用相同的钙钛矿薄膜沉积方法制备了钙钛矿太阳能电池,直接比较了三种电池的性能优劣,并从薄膜形貌、光学和电学性质等方面分析了造成性能差异的可能原因。结果表明:基于SnO_2的钙钛矿太阳能电池由于高的短路电流密度(J_(SC)=19.13 mA/cm~2)和填充因子(F_f=72.69%),具有最高的能量转换效率(P_(CE)=14.74%),基于TiO_2的电池次之(11.94%),ZnO基电池效率最低(9.03%).所制备的低温SnO_2基钙钛矿太阳能电池与基于常规高温TiO_2的钙钛矿电池具有相近的能量转化效率,从而使低温SnO_2电子传输材料在柔性、低成本钙钛矿电池领域展示出巨大的应用潜力。     

新型固态太阳能电池中对有机-无机钙钛矿材料的调控(英文)

近年来,有机-无机钙钛矿太阳能电池得到了迅猛的发展,其光电转化效率从2009年的3.8%提高至2014年底的20%左右.本文首先介绍了有机-无机钙钛矿材料的光学和电学特性,以及钙钛矿电池的结构和组成.随后,重点列举了一些制备有机-无机钙钛矿层的新颖、简洁、有效的方法,以及这些制备方法对钙钛矿层的形貌和电池性能产生的影响.此外,总结了对钙钛矿材料本身的修饰,包括对有机官能团的调控和对卤素的选择,及其对晶体结构和电池工作情况的影响.同时,归纳了几种无铅钙钛矿在用作太阳能电池中的吸光剂时的优劣性.最后,我们探讨了提高钙钛矿电池的光电转化效率的方向,以及提高其稳定性的解决方法.     

氯化铷添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

在钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂,是改善钙钛矿薄膜质量、提高钙钛矿太阳能电池性能的重要手段。该研究采用氯化铷(RbCl)作为添加剂,通过扫描电子显微图像、 X射线衍射图谱、光致发光光谱等表征手段,研究了不同比例添加RbCl对钙钛矿薄膜形貌与结构的影响,并通过外量子效率测试等方法,比较了不同比例RbCl添加后的钙钛矿太阳能电池器件性能。结果表明：RbCl的添加有利于引导钙钛矿晶粒生长,增大晶粒尺度,形成致密薄膜,从而抑制界面处载流子复合。适量添加RbCl后,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从18.88%提升到20.06%,开路电压、短路电流密度和填充因子等参数均显著提高,钙钛矿太阳能电池性能得到明显改善。     

溶剂蒸汽退火对钙钛矿薄膜形貌和电池性能的影响

针对钙钛矿太阳能电池钙钛矿吸光层在溶液法旋涂中出现的薄膜旋涂不均匀、针孔、结晶性不好的现象,采用溶剂蒸汽退火和直接接触嵌入法(DCIP)结合的方法制备了结晶均匀并且晶体比较大的钙钛矿活性层。结果表明,当二甲基亚砜(DMSO)的加入量为15μL时,钙钛矿的平均粒径由大约300nm增加到1 200nm,对应电池的光电转化效率也由11%升高到14.33%.由此提高了钙钛矿太阳能电池的性能,并为制作面积较大的钙钛矿太阳能电池提供了依据和方法。     

静电喷镀制备染料敏化太阳能电池

目的为了提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率,优化染料制备太阳能薄膜工艺,实现Ti O2薄膜的自动喷镀加工.方法采用新型静电喷镀方法代替传统的浸泡方式将敏化染料喷镀到二氧化钛工作电极上,染料脱附后进行UV-Vis光谱的测试,并组装成染料敏化太阳能电池,检测其光电性能.结果用静电喷镀方法喷镀的染料吸光度都好于浸泡法,且喷镀40次染料的吸光度最高.喷镀法制备的电池的光电性能也高于浸泡方法得到的电池的光电性能,并且随着喷镀次数的增加光电性能也越来越好,40次的光电转化率为3.26%.结论静电喷镀技术在一定程度上优化了染料敏化太阳能电池的制备工艺,不但增大了染料的吸附量同时也节省了染料敏化电极的时间,从而提高了电池的效率.     

用电子能谱研究n~+/p结太阳能电池减反膜ITO

优质氧化铟、氧化锡及铟锡氧化物(ITO)等透明导电膜的制备和研究对于改善光电器件中薄膜的减反射特性和信噪比都有重要的现实意义,它独特的光电特性使其在电子工业特别是半导体光电器件应用上有着特别重要的地位.例如在太阳能电池中,具有良好的光减反射特性的氧化铟膜已成为电池的一个重要组成部分.用ITO于浇铸多晶硅的n~+/p电池上作减反射膜已取得了较好的效果.ITO用于光电器件的效果直接与ITO薄膜的性能有关,搞清工艺对薄膜性能的影响,从而寻找合适的工艺条件是非常重要的.透明导电膜的制备工艺有电阻加热蒸发、溅射、化学汽相淀积以及离子镀等,其中以电阻加热蒸发方法最为方便和经济,缺点是蒸发时氧化物易受热分解放氧形成多种低价氧化物