钙钛矿太阳能电池文献总结报告

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1、钙钛矿太阳能电池文献报告文献总结学生陈麒2发展历史目录1工作原理、结构和性能2制备方法及性能稳定性的影响因素3缺陷及其未来发展方向43发展历史起始源于染料敏化太阳能电池，但存在致命的缺陷，液态电解质会溶解或者分解钙钛矿敏化材料，使电池失效。发展将一种固态的空穴传输材料(spiro-OMeTAD)引入到钙钛矿太阳电池中，取代液态电解质。继续发展Snaith等人首次将Cl元素引入钙钛矿中,并使用Al2O3替代TiO2,证明钙钛矿不仅可作为光吸收层,还可作为电子传输层。4工作原理、结构和性能三者相互制约、相互影响

2、。工作原理电池结构性能及其作用工作原理典型钙钛矿太阳能电池工作示意图工作原理太阳光照射下钙钛矿染料敏化层吸收光子产生电子-空穴对，并且脱离束缚形成自由载流子由于钙钛矿型材料具有highdualElectron、holeMobility、largeabsorp-tioncoefficients、favorablebandgap、strongdefectTolerance、shallowpointDefects、benigngrainboundaryrecombinationEffects等优良性能，载流子复合

3、机率小，迁移率高工作原理电子通过电子传输层（ETL），最后被FTO收集；空穴通过空穴传输层（HTL），最后被金属电极收集。最后将FTO与金属电极连接成电路而产生光电流。工作原理钙钛矿太阳能电池电荷传输机制工作原理电子-空穴对在TiO2/Perovskite和spiro-OMeTAD/Perovskite两异质结处同时分离,去向有：（1）电子注入到TiO2（ETL)（2）空穴注入到HTL（3）光致发光现象（4）电子与空穴的复合（5）、（6）电子和空穴的反向传输（7）TiO2/HTM界面处的载流子复合电池结构常

4、见的钙钛矿太阳能电池结构：包括FTO导电玻璃、TiO2致密层、TiO2介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极.第一类：介孔结构（图a）、介观超结构（图b）图a图b电池结构第二类：平板型异质结结构（平面结构），又可以细分为正置结构（regularplanarstructure）如图b，和倒置结构（invertedplanarstructure）如图c。图（b）n-i-p结构图（c）p-i-n结构电池结构第三类：无HTM（空穴传输层）结构，如图a。第四类：有机结构，如图b。图a图b性能及其作用电子传输层（ETL)

5、的性能与作用1）定义：能接受带负电荷的电子载流子并传输电子载流子的结构。2）电子传输材料：通常具有较高电子亲和能和离子势的半导体材料，即n型半导体。又可以细分为有机半导体与无机半导体。3）电子传输原理：内建电场驱动的定向漂移与晶格的热振动造成的散射作用的共同作用。4）影响电子传输效率的因素：半导体材料的能隙、缺陷和杂质等。性能及其作用常见的电子传输层材料金属氧化物有机小分子复合材料有机小分子复合材料金属氧化物有机小分子复合材料金属氧化物有机小分子复合材料TiO2ZnOWO3等富勒烯及其衍生物通过绝缘材料框架

6、与TiO2构成复合材料如TiO2/AI2O3。石墨烯/TiO2纳米颗粒复合材料通过绝缘材料框架与TiO2构成复合材料如TiO2/AI2O3。石墨烯/TiO2纳米颗粒复合材料通过绝缘材料框架与TiO2构成复合材料如TiO2/AI2O3。石墨烯/TiO2纳米颗粒复合材料，并掺杂其他元素，如钇。性能及其作用电子传输层作用1）促使光生电子空穴对分离，提高电荷分离及传输效率，避免电荷积累对器件寿命的影响。2）电子传输材料经常被用于形成介观框架，起一个支撑作用。3）缩短光生电子从钙钛矿体内到n型半导体间的迁移距离,能有

7、效降低复合率。现不少无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池取得高效率的报道，但并没有高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池器件的相关报道。性能及其作用空穴传输层（HTL）的性能与作用定义：能够接受带正电荷的空穴载流子并传输的结构。HTL需要满足的条件HOMO能级要高于钙钛矿材料的价带最大值,以便于将空穴从钙钛矿层传输到金属电极。具有较高的电导率,这样可以减小串联电阻及提高FFHTM层和钙钛矿层需紧密接触性能及其作用常见的空穴传输层材料有机小分子空穴传输材料聚合物空穴传输层材料无机空穴传输层无空穴传输层小分子空穴传输层材料

8、具有良好的流动性，能更好地填充介孔骨架，最常见的是Spiro-OMeTAD及其改性材料。其他有机小分子HTM，如2TAP-n-DP，Fused-F，T102，T103等小分子空穴传输层材料具有良好的流动性，能更好地填充介孔骨架，最常见的是Spiro-OMeTAD及其改性材料。其他有机小分子HTM，如2TAP-n-DP，Fused-F，T102，T103等小分子空穴传输层材料具有良好的流动性，能更好地填充介孔骨架，