钙钛矿太阳能电池.docx

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1、2015.11钙钛矿太阳能电池简述钙钛矿太阳能电池简述杨皓辰（天津大学北洋园校区化工学院2013级化工一班，天津300350）摘要：太阳能电池是当今新能源的典型代表，钙钛矿则是太阳能电池发展中一个新兴的朝阳领域。为研究钙钛矿太阳能电池的性质，进而对现有的钙钛矿太阳能电池技术进行一定的改进创新，本实验小组对钙钛矿的基本结构、钙钛矿太阳能电池的基本结构，钙钛矿电池几种不同的制备方法等进行了研究和实验。发现溶液法仍是现在最普遍易行的方法，与此科学家们也在不断革新其制备方法。在研究实验过程中，我们还了解到钙钛矿太阳能电池虽然是一个有前途的研究热点，但同时

2、也存在着一定的问题，有待我们进行改进。最后，提出了一些发展展望。关键词：钙钛矿太阳能电池；结构；制备；前景；缺点Abstract：Solarcellisthetypicalrepresentativeofnewenergy.Perovskiteisapromisingareaofthedevelopmentofsolarcell.Tostudysomeaspectsofthequalitiesofperovskitesolarcellandhavesomeinnovationoftheapplianceofperovskitesolarcell,

3、ourprojectgrouphavesomeexperimentandresearchonthestructureofperovskiteandperovskitesolarcell,andsomemethodsofpreparation.Wefindthatthesolutionmethodisstillthemostpopularandeasy-going.Atthesametime,lotsofscientistaretryingsomecreativemethodsofpreparationofperovskite.Duringoure

4、xperiment,wealsolearnthatdespitethefactthatperovskitesolarcellisahotstudydirection,therearesomeproblemsthatwehavetosolve.Finally,wemakesomeoutlookofperovskitesolarcell.Keyword:perovskitesolarcell;structure;preparation;prospect;weakness62015.11钙钛矿太阳能电池简述一、钙钛矿的基本结构理想的钙钛矿结构组成为AB

5、O3，它是以B位或A位阳离子为结点的立方晶体，基本单元如图1a，如果从B位阳离子的配位多面体角度观察，钙钛矿的结构是由BO6八面体共定点组成的三维网格，A阳离子填充于其间形成的十二面空穴中。然而，从院子堆积角度观察，它却可以看作两种原子层交替堆垛而成，图中我们把同出一个堆垛的八面体的等边三角形侧面，用一种阴影勾画出来。图b，c中画出层中氧负离子和A阳离子的排列情况。[5]它清楚地表明：1.每个A阳离子周围环绕着6个氧阴离子。2.在相邻的3个A阳离子之间有三个氧阴离子，他们构成小正三角形，每个氧离子位于相邻两个A阳离子中间。3.如果以A阳离子为中心

6、观察，A62015.11钙钛矿太阳能电池简述阳离子组成一个六方密堆层，在此密堆层的基本单元内有一个氧负离子密堆单元。这是一个负电荷集中区，为了使三个氧负离子稳定的结合在一起，B阳离子必须也位于此中心，以A阳离子为结点堆垛形成立方点阵时，在其密堆单元中的氧负离子密堆单元相互旋转60°，形成六配位的八面体空间，B阳离子位于此中心。B阳离子位于过渡金属，其d电子轨道杂化，与6个氧离子的价层轨道重叠而结合。[5]在A阳离子与氧阴离子的密堆积中，氧密堆单元中三个氧离子实际上分属于三个氧立方点阵，加上A阳离子和B阳离子的立方点阵，五个立方点阵有序的穿插在一起

7、，就构成了钙钛矿晶体的单元晶胞。[6]图1二、钙钛矿电池的结构如图介孔结构的钙钛矿太阳能电池为：FTO导电玻璃、TiO2介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极，在此基础上，又把多孔支架层n型半导体TiO2换成绝缘材料Al2O3，形成一种介观超结构的异质结型太阳能电池，实现了10.49%的转化率。随后，韩宏伟教授采用C电极来替代有机HTM和Au电极，实现了10.64%的转化率。[4]钙钛矿电池中致密的TiO2作为阻挡层，在FTO与TiO2之间形成了肖特基势垒，有效的阻止了电子在FTO和HTM及空穴由HTM向FTO的回流。致密的厚度对电池的性能起着重要

8、的影响，一般在40-70nm。[5]电子传输层需要具有较高的电子迁移率，其导带最小值要高于钙钛矿才考的导带最小值，便于接受有钙钛矿层传输