铋系材料的合成及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:DotNetStu
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
钙钛矿太阳能电池(PVSCs)作为近年来最火热的第三代太阳能电池器件,其具有高能量转换效率(PCE)、可溶液法制备等优点。钙钛矿太阳能电池突出的表现主要来自于钙钛矿吸光层的优异光电性质,主要包括其可调的组分和带隙、高载流子迁移率、载流子扩散距离长、高消光系数。短短十年的发展,钙钛矿太阳能电池已经迈入高能量转换效率的太阳能电池行列,但要实现其商业化应用必须在提高器件能量转换效率的同时提升其稳定性。SnO2作为钙钛矿太阳能电池中常用的电子传输层,其具有高透光性、高电导率等优良的光电性质;此外SnO2可以低温溶液法制备,它被认为是柔性钙钛矿太阳能电池器件的理想电子传输层材料。但低温溶液法制备SnO2电子传输层也存在一些问题,主要包括其表面存在大量的氧空位会造成电荷复合以及表面不平整产生漏电流。铋系化合物(Bi2O2S,Bi2O2Se,Bi2OS2等)由于其超高的载流子迁移率、合适的带隙等优点被认为在光电、热电、光催化等领域有巨大的应用潜力。本论文主要合成几种铋系化合物并将其用来调控SnO2电子传输层以及钙钛矿吸光层,从而提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率以及稳定性,具体内容如下:(1)合成纯的Bi2O2S材料,并成功的将其用来修饰SnO2电子传输层。修饰后的SnO2电子传输层呈现减少的氧空位,这将有助于减少氧空位相关的缺陷复合,实现更好的电荷传输。修饰后的SnO2电子传输层的形貌有改善,表面能降低,这将有助于上层钙钛矿的结晶生长。修饰后的MAPb I3钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率从14.61%提升至17.13%,稳定性也有提升。且该方法也适用于(Cs FAMA)Pb(IBr)3基钙钛矿太阳能电池,修饰后的钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率从18.10%提升至20.14%。(2)合成纯的Bi2O2Se材料,将其作为电子传输层应用在钙钛矿太阳能电池中,该器件的能量转换效率(9.12%)相比于没有电子传输层器件的能量转换效率(4.32%)提升了110%。我们进一步提出SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层结构,并对其进行测试表征。光电性质,表面形貌的测试表明其具有较好的透光性、较高的电导率、以及平整的表面形貌。在SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层上沉积的钙钛矿薄膜呈现更大的晶粒、更好的结晶性。我们进一步制备钙钛矿太阳能电池器件并进行表征测试,基于SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层的器件获得了19.06%的平均能量转换效率,相比于单独SnO2电子传输层的器件效率(16.29%)提升了17%。此外基于SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层器件的稳定性也有极大的提升。(3)合成Bi2OS2材料并通过机械方法剥离为二维纳米片结构,研究了将不同浓度的Bi2OS2掺杂对钙钛矿吸光层的影响,并将其应用到钙钛矿太阳能电池器件中。掺杂的Bi2OS2可以与钙钛矿薄膜中的未结合的Pb2+形成Pb-S键,而未结合的铅离子主要位于钙钛矿薄膜的晶界处,它会由于其全空的6p轨道极易捕获电子,是主要的深能级缺陷。因此Pb-S键的形成可有效的降低非辐射复合。掺杂的Bi2OS2作为异相形核位点,可以降低形核势垒,辅助形成大晶粒的钙钛矿薄膜。然而过量掺杂的Bi2OS2会产生过多的形核位点,使得钙钛矿核子不能拥有大的成长空间而不能成为大晶粒。适量浓度Bi2OS2掺杂的钙钛矿太阳能电池的能量转换效率和稳定性都有提升。相比于无掺杂的钙钛矿太阳能电池,0.02mg/m LBi2OS2掺杂的钙钛矿太阳能电池器件的钙钛矿结晶性好、晶粒尺寸大、缺陷被钝化,最终钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率由16.02%提升至17.75%。
其他文献
传统电池储能系统中,单体电池通过串并联组合来满足高压与大容量的需要,然后与高压变流器进行连接。由于单体电池之间容量、内部电阻等参数存在一定的差异性,在充放电时不同电池组的可用容量不一致,导致电池储能系统的整体容量利用不充分。而目前大多数柔性电池储能系统中,系统功率全部通过充放电控制的变流器,造成变流器设计功率较大,成本较高。针对高压大容量电池直接串并联所引起的容量和功率不均衡及充放电控制设备容量偏
背景:据WHO发布的全球前十位死亡原因分析,在2016年全球5690万例死亡中,半数以上(54%)由10个原因导致,2016年下呼吸道感染在全世界造成300万人死亡,仍是最致命的传染病。虽然
背景:血管内皮屏障功能损伤是糖尿病血管病变早期标志,细胞间黏附连接(Adherens Junction,AJ)损伤可引起内皮通透性增加。VE-cadherin是血管内皮特有的黏附连接蛋白。有文献报
协调控制系统是火电单元机组自动化系统中一个重要的机组级控制系统。协调控制系统的控制品质好坏,直接影响到机组的安全、经济运行。随着计算机技术、人工智能等技术的飞速发展,将智能寻优算法应用于工业控制系统优化成为一个重要的研究方向,也代表了单元机组自动化的一个重要发展趋势。由于协调控制系统被控对象存在强非线性、机炉之间耦合严重,及炉侧大惯性大迟延等原因,使得机、炉控制器参数整定变得较为困难。因此,智能寻
作为人体重要的活性氧物质,HOBr具有较强的氧化作用和抗菌能力,被认为是人体免疫系统重要的组成部分。据研究报道,生物体内的次溴酸可通过溴阴离子(Br-)、过氧化氢(H2O2)以及
自2012年县级公立医院综合改革试点启动以来,各试点县(市)积极响应实施改革并取得了明显进展。但县级公立医院作为基层医疗机构,由于经济发展水平、医疗资源分配及政策落实等
随着人们生活水平的提高和不良生活习惯的积累,心血管疾病逐步成为威胁人类生命健康的重点“敌人”,为了彻底根治这一顽疾,血管组织工程为病灶解除,血管组织重构提供了新的技
目前全球约50%的人口面临缺锌这种“隐性饥饿”导致的健康问题,人体缺锌问题在世界范围内尤其是发展中国家引发高度关注。现阶段小麦籽粒农艺锌强化是解决或有效缓解这一问题
甜菜是我国重要的糖料作物,具有耐旱、耐寒、耐盐碱的特性。近年来内蒙古甜菜种植面积大幅增加,干旱区是甜菜扩大种植的主要区域。旱作区的水分是以自然降水为基础,全生育期无灌溉条件,水分成为限制旱作区甜菜生长的主要因素。全覆膜具有增温、保墒和压草的作用,是旱区农作物种植的有效措施。全覆膜栽培技术能够有效的改善作物生长的微环境,提升土壤含水量和温度,优化作物生长指标,促进作物产质量的形成。为了探索在旱作条件
本文以合肥地区老粘土为研究对象,采用室内试验和理论分析相结合的方法,研究影响合肥地区老粘土流变特性的多种因素,将具有显著流变性的岩土体与老粘土的流变性对比分析,深入研究老粘土的流变特性。试验用土取自合肥地区具有裂隙性、膨胀性、超固结性和剪胀性的典型原状老粘土,通过对老粘土基本物理性质指标的测定试验和搜集合肥地区老粘土的相关文献资料,对合肥地区老粘土的基本性质进行阐述。通过四联等应变直剪仪进行慢剪试