钙钛矿型太阳能电池

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1、钙钛矿太阳能电池结构electrons电极传输电子、阻碍空穴钙钛矿层传输空穴、阻碍电子空穴迁移层holes典型钙钛矿电池结构太阳能电池中的钙钛矿具有ABX3结构一般为立方体或八面体。A-有机短链或碱金属阳离子(如CH3NH3、Cs)B-铅(Pb)或锡(Sn)等阳离子X-氯、溴、碘等卤素阴原子特点:晶体结构稳定、独特的电池性能、很高的氧化还原、氢解、吸光性、异构性、电催化等2009年,AkihiroKojima[1]等首次提出将CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3(钙钛矿材料)制备成量子点(9-10nm

2、)应用到太阳能电池中(染料敏化太阳能电池,简称DSSC)。研究在可见光范围内,该类材料敏化TiO2的太阳能电池性能。最后,获得了3.8%的光电效率。[1].A.Kojima,K.Teshima,Y.Shirai,T.Miyasaka,organmentalhalideperovskiteasvisible-lightsensitizersforphotovoltaicscells,J.Am.chem.soc.131(2009)6050-6051钙钛矿层制作方法1.液相一步法2.液相两步法3.气相共蒸发沉积法4

3、.气相辅助液相法2.国内外研究现状2012年,JinHyuckHeo等将一种固态的空穴导电材料(holetransportingmaterials,简称HTM)引入到太阳能电池中,使得电池效率达到10%左右[3]。HTM的使用,解决了电池的不稳定性与难封装的问题,使得电池的商业价值增加。[3]JinHyuck.Heo,SangHyukIm,etal.J.phys.chem.c2012,116,20717-207212013年,Hui-seonKim[4]等人将SPiro-OMeTAD作为空穴导体材料应用到太阳

4、能中。[4]Hui-seonKim.Jin-wookLee,etal.Nanolett.2013,13,2412-24172013年,DongqinBi[5]等人研究了三种不同的HTM对电池性能的影响。1.SPiro-OMeTAD,2.Poly(3-hexylthiophene-2.5-diyl)-P3HT3.4-(diethylamino)-benzaldehydediphenyldrazone-DEH三者效率依次为8.5%,4.5%和1.6%,SPiro-OMeTAD的电池效率最高。[5].Dongqin

5、Bi,LeiYang,etal.J.Phys.Chem.Lett.2013,4,1532-15362013年,J.M.Ball等人将Al2O3取代TiO2作为电子传递介质,研究Al2O3的厚度变化时电池效率,电池效率最高达到了12.3%[6]。[6].J.M.Ball,M.M.Lee,etal.EnergyEnviron.Sci,2013,6,1739-1743为了改善TiO2高温处理会影响技术的应用广泛度,我国研究人员采用低温(<120℃)的条件下,在刚性和柔性基底(聚对苯二甲酸乙酯,简称PET)上制备太阳

6、能电池。刚性基底上的效率达到11.5%,柔性基底上达到9.2%[8]。[8].JingbiYou,ZiruoHong,etal.Nanoletters,2014,8(2):1674-16802014年7月,HongweiHan等研制的无空穴传输材料可印刷介观太阳能电池,实现了介观太阳能电池低成本和连续生产工艺的完美结合,获得了12.84%的光电转换效率,且具有高稳定性[9]。[9].AnyiMei,XiongLi,HongweiHan,etal.science,2014.345:295-2973.课题研究方向

7、就目前来看,尽管太阳能电池的转化效率有了一定的提高,最高效率19.4%。但仍然存在以下问题:1.效率低2.电子复合严重3.钙钛矿层制作方法,不易于产业化4.理论研究不足研究方向1.研究钙钛矿层对电池性能的影响2.寻找新材料(光响应范围宽且强的钙钛矿结构、HTM等)谢谢2014.12.07

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