高效稳定钙钛矿太阳能电池的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dinosonic
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钙钛矿材料具有优异的光电性能,如载流子扩散长度长、迁移率高、寿命长、消光系数大、禁带宽度可调、缺陷态密度低、激子束缚能小等,加上其可溶液法制备的优点,在过去六年里,引起科研工作者们广泛的关注。其中,基于有机无机杂化钙钛矿的太阳能电池光电转换效率达到22.7%,超过了传统多晶硅太阳能电池22.3%的效率,在本论文中,主要研究了氯盐添加剂对钙钛矿薄膜成膜质量的影响,提高了器件的光电转换效率。此外,为了提高钙钛矿太阳能电池的稳定性,制备了全无机钙钛矿(CsPbX3,X=Br,I),主要研究了溶剂对钙钛矿薄膜晶粒生长的影响,通过控制薄膜晶粒的生长提高了钙钛矿薄膜的覆盖率以及结晶性,进而提高了无机钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。本论文取得的主要研究成果如下:  1.通过一步反溶剂法,制备出了高效稳定的平面结构有机无机杂化钙钛矿太阳能电池。通过在钙钛矿前驱体溶液中加入适量的MACl,可以调控钙钛矿薄膜的结晶速率,避免因结晶速率过快导致钙钛矿薄膜出现裂纹,提高了钙钛矿薄膜的结晶质量,以此制备的器件效率从18.86%提高到了20.11%。在加入适量MACl的同时,再加入少量的CsCl,两者表现出很好的协同效应,在得到平整、致密的薄膜同时,钙钛矿薄膜的结晶性、晶粒尺寸都有显著的提高,缺陷态密度也显著降低,获得了最高21.55%的光电转换效率,几乎不存在回滞现象,这是目前平面结构的最高效率之一。另外器件表现出良好的稳定性,在干燥柜中存放40天后,效率从20.12%下降到19.53%,保持初始效率的97%以上。  2.使用一步法,通过溶剂控制CsPbI3无机钙钛矿薄膜晶粒的生长,制备出了高效稳定的无机钙钛矿太阳能电池。通过在溶剂中混入适量高沸点的DMSO(DMF∶DMSO=4∶1),使得旋涂后的无机钙钛矿前驱体溶液薄膜中残留少量的溶剂,退火前将其在氮气手套中放置一段时间,让薄膜中残留的溶剂缓慢挥发,减缓晶粒生长速度,制备出了高质量的无机钙钛矿薄膜,优化放置时间,制备出最高光电转换效率达15.71%的无机钙钛矿电池,该无机钙钛矿电池具有优异的稳定性,在一个太阳光下持续照射500小时,仍能基本保持其初始效率。将器件封装后送到美国Newport公司进行认证,取得了14.67±0.47%的认证效率,这是目前无机钙钛矿的最高效率。  3.使用Br取代CsPbI3中的部分I,提高无机钙钛矿对水的稳定性。通过掺杂不同含量的Br,采用相同的溶剂控制无机钙钛矿薄膜生长的方法制备出了CsPbI2Br,取得了最高14.21%的效率,但是其对水的耐受性没有质的提升,同时在光照时由于Br的加入容易发生相分离,效率明显衰减。随后减少了Br的参入量,制备了CsPb(I0.85Br0.15)3无机钙钛矿,其最高光电转换效率超过16%,但是对水和光的稳定性依然没有改善,这说明Br掺杂能提高对水的耐受性,但同时容易引发相分离导致光照时效率的衰减。
其他文献
该文在非平衡Green函数的框架下,研究了正常-超导复合体系中的量子输运.文中首先阐述了介观复合体系的实验背景及输运问题中的核心概念——Andreev反射.之后使用非平衡Green
该论文研究了北京正负电子对撞机上北京谱仪实验重子谱研究中的一些课题,主要有三方面的工作:第一部分是用蒙特卡罗方法研究了低动量末态粒子的模拟和探测对Ξ重子谱研究的影
本工作对周期栅格下传播的表面波的色散特性进行了研究,并对COM模型的特征参量进行了提取。用Ventura的快速计算方法,借助谐波导纳的概念,对表面波的传播特性进行了研究,从而快速
该论文系统地研究了钙钛矿型锰氧化物的相分离和超巨磁电阻效应.主要工作可以概括如下:在相分离的LaCaMnO中,通过研究零场冷却和带场冷却过程对磁化强度和电阻的影响,我们发现
该论文工作主要是计算机在电介质的理论和实验研究中的应用.在理论方面,解决了量子力学计算中遇到的一些多中心积分.传统的量子化学计算中为了解决多中心积分的困难,都采用径
该硕士论文籍助兰州重离子加速器国家实验室分离扇聚焦回旋加速器(SFC)提供的重离子束通过全融合蒸发反应产生远离β稳定线的缺中子核素,并用该课题组发展和建立的氦喷嘴快速
在TCP-Friendly拥塞控制协议的要领提出后,研究者们提出了很式TCP- Friendly拥塞控制协议如:TFRC、LDP、TEAR、RAAR、RAAR+等.所以一个比较迫切的问题就是要对这些协议的性能
双组分氧化物介孔纳米复合体系是纳米结构体系研究的重要领域之一,介孔二氧化硅由于其具有良好的物理和化学稳定性,是最具有代表性的介孔氧化物之一,由其组成的纳米复合材料
氢能是一种清洁的未来能源,而氢能应用的关键是氢的储存。最近几年来,一些新型的储氢材料不断出现。固体储氢材料ARH_4(A=Li, Na, K; R=B, Al, Ga)型碱金属复合氢化物,由于具有较高的储氢容量和较好的可逆性,已经在理论和实验方面得到了广泛的研究。但是,目前关于ARH_4材料的储氢性能和相变行为的研究,在理论和实验上都存在一定的分歧,因此有必要对ARH_4材料的几何结构、电子性能和
本报告分为两部分:一、用紧束缚方法研究了碳管超晶格的电子输运性质,发现其电导量子化台阶从2G0降为G0,并产生了多个能隙,能隙的宽度和位置可以通过改变超品格的周期来调节.