【摘 要】
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自2009年以来,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从最初的3.8%急剧增加到25.2%。虽然传统钙钛矿太阳能电池的光电效率几乎可以与硅太阳能电池相媲美,但其色度不够美观,不能应用于光伏窗帘、光伏-建筑一体化等新兴领域。为了满足这些领域的要求,半透明钙钛矿太阳能电池被认为是最有前途的技术之一。半透明钙钛矿太阳能电池不仅要保证良好的光伏性能,还要保证美观的色度表达。为了使其适用不同的生活需求,需要在色度
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自2009年以来,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从最初的3.8%急剧增加到25.2%。虽然传统钙钛矿太阳能电池的光电效率几乎可以与硅太阳能电池相媲美,但其色度不够美观,不能应用于光伏窗帘、光伏-建筑一体化等新兴领域。为了满足这些领域的要求,半透明钙钛矿太阳能电池被认为是最有前途的技术之一。半透明钙钛矿太阳能电池不仅要保证良好的光伏性能,还要保证美观的色度表达。为了使其适用不同的生活需求,需要在色度和电池效率之间找到一个平衡点。可以通过改变钙钛矿材料及厚度等方式改变电池的颜色,解决颜色过于死板的问题。本文通过仿真的方式优化了有机-无机杂化和全无机半透明钙钛矿太阳能电池的器件结构,并通过改变钙钛矿层厚度研究了这两种器件的光伏性能及色度。而且,还通过实验验证了有机-无机杂化半透明钙钛矿太阳能电池仿真结果的可靠性。主要内容如下:(1)通过仿真优化CH3NH3PbI3-xClx器件的TeO2/Ag透明电极和CH3NH3PbI3-xClx层的厚度。并且在CH3NH3PbI3-xClx厚度为500nm时,顶部(底部)的PCE为20.81%(23.65%)。CH3NH3PbI3-xClx层的厚度在l00nm时,呈现为浅黄色。在200～300nm的厚度时,呈现为黄色。在钙钛矿层的厚度为400～500nm时,呈现为橙色。(2)实验中通过PEAI处理的MA0.7FA0.3PbI3-xClx器件顶部(底部)获得了最高的PCE为16.75%(20.25%)。并且测试过程中加入反射镜后可以将双面PCE提高到22.51%(底部)和 21.49%(顶部)。(3)通过仿真优化CsPbBr3-xIx器件的TeO2/Ag透明电极和CsPbBr3-xIx层的厚度。改变x的含量可以改变全无机钙钛矿材料Br和I的比例,最终得到了不同光伏性能和色度的全无机半透明钙钛矿太阳能电池。在CsPbBrI2层的厚度为500nm时,仿真得到顶部(底部)的PCE为15.99%(16.30%),呈现为橙红交接的颜色。在相同厚度下,CsPbBr2I器件仿真得到的顶部(底部)PCE为14.44%(14.55%),呈现为橙色。同样,CsPbBr3器件仿真得到的顶部(底部)PCE为10.48%(11.21%),呈现为黄色。
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