我国科学家在锡基钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展

<正>太阳能电池是一种把光能转换成电能的装置,光电转化效率的高低是衡量其性能的重要指标之一。与传统硅基太阳能电池相比,钙钛矿太阳能电池因其效率较高、成本较低而成为研究热点。目前钙钛矿太阳能电池材料大多基于重金属铅的铅基钙钛矿,带来的环境问题限制了其进一步应用;而锡基钙钛矿具有无毒、     

有机-无机复合钙钛矿单晶材料的研究进展

由于具有可调谐的光学带隙、较高的载流子迁移率、高外量子效率、较长的载流子寿命和载流子扩散长度等优点,新型有机-无机复合钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电领域展现出潜在的应用优势。自2009年第一块钙钛矿太阳能电池获得了3.8%的光电转换效率以来,钙钛矿材料成为世界范围内研究的热点。根据近年来钙钛矿材料的发展历程,概述了钙钛矿单晶材料从含Pb到无Pb(包含Sn-基、Ge-基无铅钙钛矿材料、类钙钛矿材料以及双钙钛矿材料)的发展历程和主要应用领域。     

全无机铯铅卤钙钛矿稳定性的研究进展

全无机铯铅卤钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)纳米晶具有荧光量子产率高、发射光谱范围窄、带隙可调、色域广及制备方法简单等一系列性能优势,因此,这类钙钛矿纳米晶在高色纯度的光电显示器件领域极具应用潜力.然而,该类纳米晶在加热、光照或与极性溶剂接触时极易发生聚集、分解而导致荧光淬灭,大大限制了其在光电器件方面的应用.所以,如何提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的光、热及在极性溶剂环境中的稳定性是目前该研究方向亟待解决的关键问题.基于此,已有许多科研工作者致力于该方面的工作,并获得了一些卓有成效的研究成果.本文将主要从二氧化硅包覆、表面处理、构建核壳结构、与聚合物复合、以及离子掺杂几个方面来对提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶稳定性的研究进行简要的概括和综述.     

金属离子掺杂提升全无机CsPbX_3钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展

钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高、成本低等优势,有望成为新一代光伏技术。然而,钙钛矿材料本身较低的稳定性限制了其商业化应用。因此,提高钙钛矿材料的稳定性对进一步推进钙钛矿太阳能电池的实用化至关重要。综述了金属离子掺杂在全无机钙钛矿太阳能电池的结构、组成及稳定性等方面的进展,重点介绍了以A位和B位金属离子2类典型的离子掺杂稳定全无机钙钛矿太阳能电池的研究工作。最后,提出了金属离子掺杂作为全无机钙钛矿太阳能电池稳定性强化策略所面临的机遇和挑战。     

CdS基半导体纳米材料的研究进展

CdS基半导体纳米材料由于具有良好的光电性能成为人们关注的宽禁带半导体之一,被广泛应用在多功能生物成像、生物医学、光催化、太阳能电池、光电探测和磁光领域.本文综述了近年来CdS基半导体纳米材料的研究进展,从CdS的晶体结构、不同形貌的材料制备方法和应用方面做了重点阐述.     

高效稳定有机-无机钙钛矿太阳能电池

有机-无机杂化钙钛矿材料具有可调的带隙、较高的消光系数、较低的激子束缚能和双极性电荷传输等优点,适用于制备钙钛矿太阳能电池。2009年以来,这种钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从最初的3.8%增长到22.1%,远高于多晶硅太阳能电池的光电转换效率,具有十分广阔的应用前景。但目前实验室制备的钙钛矿太阳能电池还存在稳定性问题。本文主要阐述了有机-无机钙钛矿太阳能的发展现状,提高光电转换率的途径和原理,并介绍使之稳定的可能性及方法。     

氧化石墨烯复合薄膜对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响

为了提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率,在太阳能电池的电子传输层(Ti O2)和光吸收层(CH3NH3Pb I3)间掺入一层氧化石墨烯(GO)薄膜.通过扫描电子显微镜、X线衍射和紫外-可见分光光度计对钙钛矿太阳能电池的形貌和元素进行表征,利用介电-频谱测试仪和太阳能电池I-V测试仪分别对钙钛矿太阳能电池的介电性能和光电性能进行分析.实验结果表明:对比掺杂GO前后钙钛矿太阳能电池的光电性能,样品对紫外-可见光的吸收明显提升,介电损耗减小,模拟太阳光光照下光电流密度明显提高,达到15.15m A/cm2,开路电压达到0.537 V.实验表明掺入GO后,钙钛矿太阳能电池的光电性能显著提高.     

钙钛矿太阳能电池中吸光材料的发展现状

钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池是一种广受关注的新型太阳能电池,其光电转换效率从2009年的3.8%快速增加到2014年的19.3%。综述了钙钛矿材料的光电性质、制备方法和研究进展,分析了其研究趋势及需要解决的问题,并对钙钛矿太阳能电池的未来发展进行了展望。     

退火温度对CH_3NH_3PbI_3成膜质量及光伏性能的影响

采用简单的溶液法在FTO玻璃上制备钙钛矿薄膜.通过运用控制变量法研究退火温度对钙钛矿层成膜质量的影响规律,利用SEM、XRD、UV、IV、EQE等表征手段对器件的形貌、结构、光学和光电转换效率进行研究.研究结果表明,退火温度对钙钛矿吸收层的结晶性能、钙钛矿太阳能电池的光电转换效率影响较大,当钙钛矿薄膜退火温度在100℃时钙钛矿薄膜具有较高的结晶质量,同时还具有较高的表面覆盖率,使钙钛矿太阳能电池的效率达到最大.     

多色发光CsPbX_3(X=Cl,Br, I)钙钛矿量子点及其LED器件研究进展

CsPbX_3(X=Cl, Br, I)全无机钙钛矿量子点具有高发光量子效率、制备工艺简单、发光光谱可调、较窄的半峰宽、较高的缺陷容忍度等优点,受到了研究人员的广泛关注,已经在太阳能电池、发光二极管、柔性显示和光电探测等领域展示出了广阔的应用前景。目前,CsPbX_3量子点主要通过卤素组分调控,表面改性和掺杂稀土离子、过渡金属离子等手段来实现量子点的多色发光,然后实现多色发光LED器件的制作。总结了近年来多色钙钛矿量子点CsPbX_3(X=Cl, Br, I)的制备、光学性质及其在LED器件中的应用进展。     

2018年钙钛矿太阳能电池研发热点回眸

 2018年是钙钛矿太阳能电池发展的第10年，国际上该领域取得了一系列重要进展。从器件效率的持续刷新，钙钛矿材料和器件稳定性问题的解决，器件到模块化制备以及柔性和半透明电池的应用等方面简要介绍了代表性研究进展。     

前界面缺陷对钙钛矿太阳电池性能的影响模拟

通过对光伏器件的模拟分析可以进一步提高对器件的认识深度,在实际工艺中利于优化器件制备条件,为高效钙钛矿太阳电池提供新思路.借助SCAPS模拟软件研究钙钛矿电池中钙钛矿吸收层、CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面、TCO/TiO_2界面中缺陷态密度对电池性能的影响,模拟表明CH_3NH_3P I_(3-x)Cl_x中缺陷态密度和缺陷能级位置对器件效率的影响非常大,当缺陷态密度小于10~(16)cm~(-3)时,器件光电转换效率都能保持较高数值,达到16%以上.CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面层中CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x缺陷态密度对器件的FF影响较大,当缺陷态密度小于10~(17)cm~(-3)时器件填充因子都能保持较高的数值,达到78%以上.TiO_2缺陷态密度降低和掺杂浓度提高对器件填充因子和开路电压都有利.TCO/TiO_2界面层中适当增大窗口层掺杂浓度和带隙可以有效改善器件的光伏性能.     

Design and optimization of transparent scattering solar concentrator based on SiO2 aerogel

Scattering solar concentrators (SSCs), an important component of transparent/translucent photovoltaic devices, can concentrate large-area sunlight on small-area solar cells while allowing some sunlight to pass through the devices. However, owing to the lack of suitable scattering materials, there have been few reports on SSCs in recent years. In this study, we fabricated SiO₂ aerogel-based SSCs and tested their performances. The photoelectric performance was found to be moderate. Additionally, the results demonstrated excellent transmittance and color rendering index, which meet the lighting requirements of the windows. A Monte Carlo ray tracing program was developed to simulate an SSC and analyze the fate of all photons. We also analyzed the multiple scattering mechanism in SSCs that damages the photoelectric efficiency of a device via theoretical simulation. Finally, we proposed an anisotropic scattering device that can increase the primary scattering and suppress multiple scattering, resulting in excellent photoelectric efficiency.     

有机太阳能电池光电参数的微机化自动测试系统

鉴于有机太阳能电池材料选择的多样性,本文研制出一套微机化自动测试系统。它可以自动测定短路电流、开路电压的光电作用光谱、量子效率的光谱响应以及禁带宽度等参数,为寻求一种有效的有机光电转换材料提供了方便。该系统也可用于无机材料太阳能电池的研究。     

纳米氧化锌制备及应用研究进展

纳米氧化锌是具有优良性质的宽带隙半导体,在紫外光发射器件,透明导电材料,压电材料,气敏材料,太阳能电池等方面有着广泛应用。综述了纳米氧化锌最新的制备方法及应用的研究进展,提出了对以后研究的展望。     

钙钛矿太阳能电池中电子传输层研究进展

近年来钙钛矿太阳能电池发展迅速,电子传输层在传输电子和阻挡空穴等方面起着重要作用,是钙钛矿太阳能电池效率提高的保障.文章从电子传输层的工作机理出发,介绍了目前常见的金属氧化物和有机分子材料作为电子传输材料的相关研究进展,综述了针对电子传输层的离子掺杂、界面修饰、纳米结构调整等方面的研究工作,对电子传输层今后的研究趋势进行展望.     

有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管研究进展

 有机-无机杂化钙钛矿具有制备方便、光学带隙可调、电荷传输性能优异等特性,正成为新一代革命性的半导体光电材料。随着研究的不断发展,钙钛矿材料的量子产率已经超过90%。材料合成的快速发展促进了其在光电子器件上的应用,包括太阳能电池、发光二极管、光电探测器和晶体管等。本文回顾了有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管的最新研究进展,包括材料晶体结构、纳米晶合成过程、器件制备及其光电特性表征。有机-无机混合阳离子为高量子产率钙钛矿纳米晶的合成开辟了一种新的途径,同时也为制备高亮度、高效率发光二极管器件提供了新的思路。