【摘 要】
:
在十几年间钙钛矿太阳能电池(PSCs)的发展速度已经达到了令人惊叹的地步。其单结的功率转换率(PCE)已经从2009年的3.8%不断提升至如今的25.7%。目前,钙钛矿太阳能电池主要有正型器件结构和反型器件结构。正型器件的制备工艺复杂、制备时间长并且应用于叠层电池时容易出现寄生吸收从而影响器件性能;而反型器件具有低温制备、工艺简单、可大面积制备并且能够与其他电池结合制备出性能优异的叠层太阳能电池。
论文部分内容阅读
在十几年间钙钛矿太阳能电池(PSCs)的发展速度已经达到了令人惊叹的地步。其单结的功率转换率(PCE)已经从2009年的3.8%不断提升至如今的25.7%。目前,钙钛矿太阳能电池主要有正型器件结构和反型器件结构。正型器件的制备工艺复杂、制备时间长并且应用于叠层电池时容易出现寄生吸收从而影响器件性能;而反型器件具有低温制备、工艺简单、可大面积制备并且能够与其他电池结合制备出性能优异的叠层太阳能电池。而宽带隙钙钛矿作为叠层太阳能电池中优秀的顶部吸收材料,可以高效应用于叠层电池中,因此获得了较多的关注。在本文的工作中,通过将类卤素添加剂掺杂到带隙为1.68e V的宽带隙钙钛矿前驱体溶液来提高器件的性能及稳定性,为发展叠层电池打下了坚实的基础。1.通过晶格调控制备高效稳定宽带隙钙钛矿太阳能电池。我们设计实验在钙钛矿前驱体溶液中掺入含F类卤素添加剂MABF4。在掺入MABF4后发现钙钛矿薄膜表面的晶粒尺寸增大、晶界减少。在XRD测试中钙钛矿的(001)峰面发生蓝移,因为BF4-与I-具有相似的离子半径和化学性质,认为BF4-可以部分取代I-,BF4-与Pb2+出现弱杂交。这导致价键减弱从而出现晶格膨胀。其次,在掺入MABF4后解决了薄膜表面的应力拉伸等问题。而且器件效率也得到大幅提升,从17.75%提升至20.38%,已接近宽带隙钙钛矿器件的世界效率(获得的最高填充因子为83.17%)。最后,钙钛矿的稳定性也得到了增强。在连续光照条件下,钙钛矿薄膜的PL峰位没有发生移动,有效抑制了钙钛矿中卤素分解。制备了器件性能和稳定性明显增强的器件。2.通过晶界钝化制备高效稳定宽带隙钙钛矿太阳能电池。我们将适量的甲胺硫氰酸盐(MASCN)添加到钙钛矿前驱体溶液中通过晶界钝化来改善薄膜的结晶质量。宽带隙钙钛矿薄膜在结晶过程中会出现大面积磨面,极大影响了钙钛矿薄膜的质量。在掺入MASCN后,通过晶界钝化的方式使钙钛矿结晶过程减慢,增强钙钛矿薄膜的结晶质量,减少薄膜的缺陷。除此之外,在引入MASCN后掺杂钙钛矿薄膜与对照薄膜相比获得了更强的疏水能力,有效提升薄膜抵御水氧的能力,从而增强钙钛矿器件的稳定性。在经过添加剂MASCN作用后,制备了光电转化效率为19.89%的钙钛矿器件,并经过空气稳定性及热稳定性测试证实器件的稳定性有了很大提升,并且经过空气稳定性测试发现掺杂器件25天后效率仍维持在初始值的90%以上。
其他文献
新世纪以来能源问题与环境问题日益严重,因此具有可再生性、绿色环保与量能可观等特点的太阳能受到世界各国的关注。近几年,量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)因为其量子点(QD)敏化剂的高消光系数、宽吸收光谱、带隙可调和多激子效应等特性,成为新的研究热点。目前以黄铜片为基底的Cu2S/brass对电极(CE)因具有良好的催化活性、较低的制造成本等优点,被广泛用于QDSSCs,但是Cu2S/brass C
发展新能源、提升非化石能源占比是全球能源革命的大势所趋,我国十四五规划的核心抓手。晶体硅太阳电池因其高能量转换效率(产业化接近24%,实验室26.7%,接近理论极限29.4%)和良好的可靠性,成为占据光伏新能源产业90%以上市场份额的主流技术。但是制备发射极和钝化层引入的高温或高真空工艺,限制了其成本的进一步降低,因而急需探索新技术以实现产业转型升级。基于有机钝化的碳纳米管/硅(CNT/Si)新型
钙钛矿量子点因其独特的光电特性在发光与显示领域展现出极大潜力。然而,稳定性差和制备工艺复杂是影响其产业化的主要因素。原位法不仅能实现钙钛矿薄膜的高效制备,同时易于和提升钙钛矿稳定性的策略相结合,符合大规模产业化的需求。目前,大面积钙钛矿发光薄膜的原位合成方法主要集中在刮涂、喷墨打印等,而在喷涂法中鲜有报道。因此,开展原位喷涂实验用于实现大面积钙钛矿发光薄膜高效快速制备具有重要研究意义。本文从原位喷
新型Hf O2基铁电薄膜,因其具备高极化强度、低能耗、高居里温度、纳米薄膜铁电性、特别是与CMOS工艺兼容等诸多优点,近年来成为铁电存储器领域的研究热点。已有研究表明,Hf O2在掺杂适量的Zr元素能显著提升铁电性能,其中Hf与Zr的原子比为1:1时薄膜铁电性最强。然而,大多数已有研究将Hf O2基铁电薄膜夹持在金属电极材料之间,通过快速高温退火晶化促进正交铁电相的形成来提高薄膜的铁电性和可靠性,
有机-无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电性能,如光吸收能力强、载流子迁移率高、带隙可调等,受到人们的广泛关注。基于钙钛矿材料制备的太阳能电池具有较高的光电转换效率,生产工艺简单并且制作成本低等优点。自2009年问世以来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)的功率转换效率(PCE)迅速提高,从开始的3.8%已经提高到25.7%的认证值。但是吸收层一般采用含有高密度缺陷的多晶钙钛矿薄膜,这些缺陷可以捕获载流子,
碳点作为新一代荧光材料,因其有着可调谐荧光、发光稳定性好、抗光漂白性、低毒无害和良好的生物相容性等许多优良性能,吸引了科研者广泛的研究兴趣。为了实现碳点的多方面应用,调控出全色荧光发射和近红外碳点具有重要的研究价值和深远意义。本论文利用简单的一步水热法进行碳点合成,旨在通过改变碳源和反应条件来调控碳点发射向长波长方向移动或使其荧光增强,来制备出具有优良光学性能的碳点,并最终实现其在离子检测和电致发
经过多年的发展,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经突破了25%,但依然没有达到它的理论极限仍然有很大的发展空间,同时钙钛矿太阳能电池差的环境稳定性严重限制了它的商业化应用,作为一种离子型半导体材料,钙钛矿薄膜表面存在大量的带电缺陷。这些带电缺陷不仅会引起载流子的非辐射复合,同时可以与环境因子发生反应进而影响钙钛矿的稳定性。因此,钝化钙钛矿薄膜表面对提升钙钛矿太阳能电池效率和运行稳定性具有重要意义。
一维结构的纳米线具有比表面大、表面悬键丰富等一系列特性,在光电包括光伏领域有着重要的应用价值。Sb2Se3具有中等的带隙宽度,独特的层状结构,在常温下物理性能稳定,绿色低毒且价格低廉,在太阳能电池、可见光探测领域有着重要的应用前景;Ga Sb是一种典型的p型III-V族半导体,直接带隙为0.726 e V,晶体结构为闪锌矿,是目前有望深入发展的新一代红外光电材料之一。本论文选择了以上两种锑(Sb)
高精密原子光谱不仅为探索原子内部的组成和结构提供了重要信息,在天体等离子体和实验室等离子体的诊断和模拟也有重要的应用价值。本工作采用多组态Dirac-Hartree-Fock(MCDHF)及组态相互作用(RCI)的全相对论方法计算了类硅等电子系和高电荷态离子类磷Ge XVIII的原子能级结构和辐射跃迁数据。计算包括了大量组态相互作用,将电子关联效应、相对论效应以及量子电动力学修正也考虑其中,提供了
时间分辨微波光电导(Time Resolved Microwave Photoconductivity,TRMC)是基于微波与半导体材料光生载流子相互作用的一种测量技术,其主要分为光生载流子的产生与微波探测两个部分。通过监测光照前后经过半导体材料的反射微波随时间的变化来间接反映载流子寿命等信息。由于该技术具备操作简单、对样品无接触,无破坏、信号获取速度快、测量时间分辨高等优点,已成为光伏和半导体材