喷墨打印制备水溶剂钙钛矿太阳能电池

传统硅基太阳能电池的成本居高不下,溶液法制备的大面积、低成本电池是太阳能电池研究和发展的重要方向。喷墨打印制备工艺操作简单、靶向性强、材料利用率高,可大面积沉积钙钛矿薄膜,并且本文使用无毒试剂(水)做溶剂添加表面活性剂调节溶液表面张力,代替先前的有毒试剂,不会腐蚀喷墨打印头,是一种绿色打印技术,在标准光照下(AM1.5,100 m W cm-2)获得了13.2%的光电转化效率。     

石墨烯/二氧化钛的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究

具有钙钛矿结构的有机-无机杂化卤化物太阳能电池,由于制作成本低、光电转化效率高,受到了广泛的关注和研究。目前限制光电转化效率的因素之一是产生的电子、空穴复合概率大。实验采用水热法制备石墨烯/二氧化钛薄膜,并制备得到钙钛矿太阳能电池。采用XRD、SEM、电压-电流曲线做了表征。研究结果表明,石墨烯/二氧化钛可以有效增加太阳能电池的电流密度及填充因子,可以将钙钛矿太阳能电池的光电转化效率提高50%。电化学阻抗研究表明,石墨烯/二氧化钛薄膜可以减少电子与空穴的复合概率。     

介观结构钙钛矿太阳能电池的制备研究

钙钛矿薄膜的形貌以及结晶性影响器件的光电性能,而薄膜的形貌以及结晶性与溶剂、添加剂以及浓度等因素有关。采用常用的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、γ-丁内酯(GBL)以及二甲基亚砜(DMSO)3种溶剂配制成一步前驱体钙钛矿溶液,通过滴涂方式在空气中制备介观结构的钙钛矿太阳能电池。研究发现,使用GBL作为溶剂时,电池的填充效果最好,且获得的光电转换效率最高,达到3.7%。结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)测试方法,分析在不同溶剂中钙钛矿薄膜的结晶形貌和机理的差异,以及在介观结构中一步前驱体溶液填充效果对于电池性能的影响。     

柔性钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

采用钛箔作为衬底,原位生长二氧化钛薄膜,然后制备有机钙钛矿吸收层及固态空穴传输层,组装成太阳能电池。通过电压-电流曲线测试,结果表明,这种钙钛矿太阳能电池的光生电压达到0.8 V、光生电流达到16 mA/cm²、光电转化效率为10.2%。进一步对电池进行弯折试验,弯折20次后,光电转化效率能达到初始值的85%,表现出良好的柔性特征。     

Ag@TiO_2纳米颗粒等离激元效应增强钙钛矿太阳能薄膜电池性能

将表面覆盖TiO_2层的纳米银颗粒(Ag@TiO_2)加入到钙钛矿(CH3NH3Pb I3)薄膜中,利用纳米银颗粒的局域表面等离激元效应提高钙钛矿太阳能薄膜电池的性能。研究了不同浓度的Ag@TiO_2对薄膜电池性能的影响,发现当Ag@TiO_2在钙钛矿前驱液中的浓度为30 mmol/L时最高效率达17.3%,30组薄膜电池的平均效率为16.02%,相对于未改性薄膜电池(平均效率13.4%)提升了20%。光电测试表明,Ag@TiO_2的加入不但有利于增强钙钛矿薄膜的光吸收,而且可以提高电荷的注入效率,减少电荷复合。     

不同醋酸锌浓度下的ZnO薄膜的结构和性能

利用溶胶-凝胶浸渍提拉法在导电玻璃(ITO)基板上制备了氧化锌(ZnO)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)等对ZnO薄膜的结构、形貌、以及光电性能进行了分析。结果表明,随着醋酸锌浓度的增加,薄膜由短柱状最终转化为无规则定位生长的聚集球形颗粒结构。随着醋酸锌浓度的升高,薄膜的结晶强度不断增加,薄膜的光电转化效率进一步增加。当醋酸锌浓度为0.9mol/L时,薄膜的光电转化效率为4.5%。     

钙钛矿型多晶薄膜太阳能电池的研究进展

自2009年钙钛矿材料首次被应用到太阳能电池领域以来,由于众多科学工作者的努力,钙钛矿类太阳能电池的研究不断取得新的突破,钙钛矿型多晶薄膜太阳能电池的光电转换效率已经超过了20%,并且还有望继续提高。本文首先简单概述钙钛矿类材料的基本特点和四种基本结构,然后重点介绍钙钛矿型多晶薄膜太阳能电池发展的三个阶段,包括钙钛矿型太阳能电池的起步阶段、钙钛矿型太阳能电池的转换效率快速提高阶段和钙钛矿型太阳能电池性能不断提升阶段。最后指出钙钛矿类薄膜太阳能电池的巨大发展前景以及钙钛矿类太阳能电池发展中面临的有毒、不稳定、寿命短三大问题,如果这些问题被成功解决,会将钙钛矿薄膜太阳能电池的发展推到一个崭新的高度。     

基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型薄膜太阳能电池异军突起。自2009年日本学者首次将卤素铅钙钛矿材料应用于染料敏化电池获得3.8%的光电转化效率,至2020年香港城市大学将其记录刷新至25.5%,这种发展速度是其他太阳能电池不可比拟的。目前高效率电池中都含铅、以及钙钛矿材料在湿热条件和空气中的不稳定性,这些限制了钙钛矿太阳能电池的实际应用。文章简明扼要地介绍了钙钛矿材料的结构和性质、钙钛矿太阳能电池结构与原理,以及光吸收层钙钛矿薄膜的几种典型制备方法 ;着重对无铅钙钛矿电池材料制备和卤素铅甲基氨的铅位替代来得到的无铅钙钛矿太阳能电池,另外对钙钛矿材料表面进行修饰处理来提高钙钛矿太阳能电池在空气和湿热条件下的稳定性研究进展进行综述。     

真空热蒸发法制备碘化亚铜薄膜在钙钛矿电池中的应用

γ相碘化亚铜(γ-CuI)是一种宽带隙p型半导体材料,禁带宽度为3.1eV,适合应用于LED和太阳能电池等光电子器件。本研究利用简单的真空热蒸发法制备了CuI薄膜,探究了不同的沉积速率对CuI薄膜的光学和电学性能影响。在最优的沉积速率下,制备出了高性能的CuI薄膜。利用CuI薄膜作为空穴传输层,组装了反型平面钙钛矿电池,获得的最高光电转换效率为11.69%,并讨论了CuI薄膜的性能对钙钛矿电池光电转换效率的影响机理。     

反应溅射条件对WO3薄膜光电性能的影响与探索

使用反应溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了附着力强、表面光滑、均匀的WO3光电薄膜,系统地研究了氩气与氧气流量比和溅射功率对该薄膜光电性能的影响。通过XRD、AFM、Mott-Schottky(M-S)分别分析薄膜的物相、形貌、光电性质。光电转化效率(IPCE)测试表明:当氩氧流量比为2和溅射功率250 W时,WO3薄膜的光电性能最好。该薄膜在400 nm波长处的IPCE值高达40%。