【摘 要】
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有机无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)近些年来受到太阳能电池领域研究者的广泛关注,其光电转换效率已从2009年的3.8%增加至如今的25.7%,效率发展十分迅猛,使得PSCs有望成为低成本光伏技术的典型代表。随着性能逐步提升,PSCs中的光学损失越来越成为制约器件效率的关键。本文围绕可印刷介观钙钛矿太阳能电池(p-MPSCs)中的光学调控展开研究,对其进行了光学损失分析、光学损失优化和光谱
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有机无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)近些年来受到太阳能电池领域研究者的广泛关注,其光电转换效率已从2009年的3.8%增加至如今的25.7%,效率发展十分迅猛,使得PSCs有望成为低成本光伏技术的典型代表。随着性能逐步提升,PSCs中的光学损失越来越成为制约器件效率的关键。本文围绕可印刷介观钙钛矿太阳能电池(p-MPSCs)中的光学调控展开研究,对其进行了光学损失分析、光学损失优化和光谱调控,主要研究结果如下:(1)明确了p-MPSCs和平面型PSCs中的光学损失。利用光谱椭偏仪测试分析了p-MPSCs和平面型PSCs中各功能层的光学常数,然后结合紫外可见光谱测试,分析了两种PSCs中各功能层对器件光学性能的影响,量化对比了两种PSCs中的反射损失、透射损失和吸收损失,结合光谱数据计算了各类光学损失带来的电流损失,并提出了可能的解决方法。此外,研究发现,沉积在FTO导电层上的多孔二氧化钛以及钙钛矿等可以有效减少FTO导电玻璃基底的反射。(2)开发了一种低成本可印刷介孔SiO2光学减反膜。通过丝网印刷工艺,制备了介孔SiO2减反膜,优化了SiO2减反膜的孔隙率、膜厚以及SiO2纳米颗粒的粒径等以调控其折射率。所制备的减反膜表现出了宽带-广角减反射性能,成功将FTO导电玻璃的透过率在300~900 nm范围内提升2%~4%,最大透过率从85%提升至89%。该减反膜的制备工艺与p-MPSCs的制备工艺完全兼容,将其运用到p-MPSCs器件上,成功将器件平均反射率降低了3%左右,使器件短路电流平均值从22.28 m A/cm~2提升至22.92 m A/cm~2,平均光电转换效率从15.62%提升到16.14%。(3)开发了可溶液法加工的多层周期对称TiO2/SiO2带通滤光膜。设计制备了基于TiO2高折射材料和SiO2低折射材料的可溶液法加工的||88))带通滤光膜,实现了在紫外光区与红外光区的高反射以及在可见光区的高透射,讨论了将其应用于PSCs中以减少紫外光与红外光对器件效率和稳定性带来的不利影响的潜力。
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