MXene修饰层对钙钛矿太阳能电池影响研究

过渡金属碳化物和氮化物(MXene)作为二维材料家族的新成员,由于具有高导电性、高迁移率、可调结构和表面官能团丰富等优点,引起了广泛关注。该文在电子传输层和钙钛矿光吸收层之间引入Ti₃C₂T_x (一种典型的MXene)作为界面修饰层,用于制备高性能钙钛矿太阳能电池。结果显示,引入MXene界面修饰层的电池与参比电池相比,钙钛矿晶粒平均尺寸从0.46 μm增大至1.16 μm,开路电压、短路电流密度和填充因子均有提升,光电转换效率从15.78%提升到19.39%,证明引入MXene界面修饰层是提高钙钛矿太阳能电池性能的一种有效方法。     

钙钛矿敏化TiO_2-SrTiO_3纳米棒太阳能电池的制备及性能研究

采用简单的水热法在FTO(掺杂氟的SnO_2导电玻璃(SnO_2:F))衬底上直接合成了一维取向的单晶金红石型二氧化钛薄膜,然后使用二氧化钛纳米棒作为模板和反应物Sr(OH)_2作为锶源,通过水热反应成功在TiO_2纳米棒阵列的表面沉积了SrTiO3立方纳米颗粒。并以TiO_2-SrTiO_3作为工作电极,钙钛矿型的CH_3NH_3PbI_3和CsSnI_(2.95)-F_(0.05)分别作为光敏剂和电解质组装敏化太阳能电池。通过调整煅烧温度和二次水热反应中Sr(OH)_2溶液的浓度,钙钛矿敏化太阳能电池的光电转换性能有明显改善,最高效率达到0.34%,是未经SrTiO_3修饰样品的2倍。     

日本东京大学提高钙钛矿太阳能电池转换效率

正针对钙钛矿太阳能电池,东京大学先端科学技术研究中心的研究人员在不使用铷等稀有金属的情况下,通过添加地球上储量丰富的钾元素,实现了20.5%的高转换效率及稳定发电。据介绍,钙钛矿太阳能电池是使用具有钙钛矿晶体结构材料的太阳能电池。与目前主流的硅     

瑞士开发出高效率钙钛矿型太阳能电池低成本制造技术等

瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员开发出了能够以大幅低于以往的成本制造转换效率高达20.2%的钙钛矿太阳能电池的技术。
　　据了解,钙钛矿太阳能电池的原型是由二氧化钛和染料等构成的染料敏化型太阳能电池。其区别是,钙钛矿太阳能电池使用钙钛矿材料而非“染料”,其空穴输送（HTL）材料不使用碘溶液,大多使用Spiro-OMeTAD等特殊材料。钙钛矿太阳能电池中使用的钙钛矿材料由铅和有机材料构成,比较便宜,而HTL材料价格高昂,大幅提高了钙钛矿太阳能电池的成本,制约了其发展与应用。瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员使用的FDT材料价格较为便宜,仅为已有钙钛矿型太阳能电池用HTL材料的1/5,且合成简单,提纯较为容易,并实现了20.2%的转换效率,突破了钙钛矿太阳能电池的发展瓶颈。     

添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH_2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH_2对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明:LiNH_2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH_2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(Voc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm~2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象。     

烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能及稳定性的影响

以不同烷烃链长和胺基数的有机物为原料,采用溶液法合成系列具有不同烷胺基结构的钙钛矿材料,研究烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能和稳定性的影响;以二氨基丙胺铅碘(CH2)3(NH3)2Pb I4为光吸收层制备钙钛矿太阳电池,探索钙钛矿材料在光伏领域的应用。结果表明:烷烃链长和胺基数均直接影响钙钛矿材料的带隙宽度,随着烷烃链的增长带隙变大,随着胺基数的增加带隙急剧变小;由1,3-二氨基丙烷为前驱物合成的(CH2)3(NH3)2Pb I4钙钛矿材料光吸收边位置达930 nm,并显现出良好的湿度稳定性;以(CH2)3(NH3)2Pb I4钙钛矿材料为光吸收层的太阳电池,其开路电压可达0.718 V。通过调控烷胺基结构可制备出光电性能可调、稳定性高的光伏材料。     

乙纶二维中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱开展了乙纶的分子结构研究。研究发现乙纶的红外吸收模式主要包括:ν_(asCH2-乙纶)、ν_(sCH2-乙纶)、δ_(CH2-乙纶)和ρ_(CH2-乙纶)。以乙纶ν_(asCH2-乙纶)、ν_(sCH2-乙纶)、δ_(CH2-乙纶)和ρ_(CH2-乙纶)为研究对象,采用二维中红外(2D-MIR)光谱进一步开展了乙纶的热稳定性研究。研究发现乙纶ν_(asCH2-乙纶-二维)对应的红外吸收频率包括:2918cm~(-1)(ν_(asCH2-1-乙纶-二维))和2910cm~(-1)(ν_(asCH2-2-乙纶-二维))。乙纶ν_(sCH2-乙纶-二维)对应的红外吸收频率包括:2852cm~(-1)(ν_(sCH2-1-乙纶-二维))、2848cm~(-1)(ν_(sCH2-2-乙纶-二维))和2842cm~(-1)(ν_(sCH2-3-乙纶-二维))。随着测定温度的升高,乙纶ν_(CH2-乙纶-二维)吸收峰变化快慢的顺序为:2918cm~(-1)(ν_(asCH2-1-乙纶-二维))2842cm~(-1)(ν_(sCH2-3-乙纶-二维))2852cm~(-1)(ν_(sCH2-1-乙纶-二维))2848cm~(-1)(ν_(sCH2-2-乙纶-二维))2910cm~(-1)(ν_(asCH2-2-乙纶-二维))。乙纶δ_(CH2-乙纶-二维)对应的红外吸收频率包括:1472cm~(-1)(δ_(CH2-1-乙纶-二维))、1464cm~(-1)(δ_(CH2-2-乙纶-二维))和1462cm~(-1)(δ_(CH2-3-乙纶-二维))。随着测定温度的升高,乙纶δ_(CH2-乙纶-二维)吸收峰变化快慢的顺序为:1464cm~(-1)(δ_(CH2-2-乙纶-二维))1462cm~(-1)(δ_(CH2-3-乙纶-二维))1472cm~(-1)(δ_(CH2-1-乙纶-二维))。乙纶ρ_(CH2-乙纶-二维)对应的红外吸收频率包括:732cm~(-1)(ρ_(CH2-1-乙纶-二维))、728cm~(-1)(ρ_(CH2-2-乙纶-二维))、720cm~(-1)(ρ_(CH2-3-乙纶-二维))和716cm~(-1)(ρ_(CH2-4-乙纶-二维))。随着测定温度的升高,乙纶ρ_(CH2-乙纶-二维)吸收峰变化快慢的顺序为:732cm~(-1)(ρ_(CH2-1-乙纶-二维))720cm~(-1)(ρ_(CH2-3-乙纶-二维))716cm~(-1)(ρ_(CH2-4-乙纶-二维))728cm~(-1)(ρ_(CH2-2-乙纶-二维))。本项研究拓展了2D-MIR光谱在重要的纺织材料(乙纶)结构及热稳定性的研究范围。     

钙钛矿太阳能电池ABX_3层研究进展

有机-无机杂化钙钛矿(ABX_3)太阳能电池光电转化效率自2009年3.8%增长到目前的22.1%,从而获得了基础研究和应用领域科学家的广泛关注。由于钙钛矿材料具有合适且可调的带隙、较强的光吸收、较高的载流子迁移率等优良的光电性能,使其在光电领域的应用更加广泛。本文首先介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程、器件结构的演变过程以及基于钙钛矿太阳能电池ABX_3层材料制备与改进的最新工作进展,并详细综述了对钙钛矿晶体的A位、B位以及X位分别采用不同的离子进行替换、掺杂,发现不同的掺杂工艺对钙钛矿太阳能电池影响各异。此外,我们认为深入研究钙钛矿的相转变和稳定性将有利于获得高效的太阳能电池,有助于理解其工作机理。     

ZrO2 与TiO2 介孔薄膜对碳基介孔型钙钛矿太阳能电池的 性能影响

通过旋涂ZrO_2与TiO_2混合浆料,制备钙钛矿太阳能电池介孔层。以孔径较大的ZrO_2/TiO_2混合介孔薄膜(MIX)为基底制备了晶粒较大的甲胺铅碘(MAPbI3)钙钛矿光吸收层。以致密TiO_2薄膜为电子传输层,石墨/碳黑为对电极,制备了钙钛矿太阳能电池。比较了ZrO_2单层介孔、Ti O2单层薄膜、TiO_2+ZrO_2双层介孔与ZrO_2/TiO_2单层混合介孔的钙钛矿太阳能电池的性能。结果表明,用MIX制备的钙钛矿太阳能电池表现出最高的光电转换效率(PCE)和良好的长期稳定性。     

氨甲环酸对于CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池性能优化

研究不同摩尔分数氨甲环酸的CsPbI₂Br钙钛矿前驱液旋涂退火制得的钙钛矿吸光层薄膜对钙钛矿电池器件性能影响。在实验中检测出当前驱液中氨甲环酸摩尔分数达到0.5%时,钙钛矿吸光层薄膜的微观形貌,薄膜结晶性及光生载流子迁移率均得到明显改善,CsPbI₂Br基钙钛矿电池器件光电转化效率为12.14%达到最佳。因此,CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池中加入适量的氨甲环酸是一种优化吸光层薄膜,提高钙钛矿太阳能电池性能的可靠途经。