浸泡法制备MA_(1-x)FA_xPbI_3钙钛矿太阳能电池

自钙钛矿太阳能电池问世以来,因其成本低、制作工艺简单、光电转化效率高等优点,成为太阳能电池领域的研究热点。对钙钛矿太阳能电池的核心——钙钛矿层优化的研究,是电池光电转化效率提升的关键。通过浸泡法,获得MA-FA掺杂的钙钛矿层,使电池的光电转化效率相对参比电池提高了25%,最高达到15.2%。此外,这种工艺还能够在开路电压不明显降低的情况下,显著提升短路电流。FA+掺杂极大地改善了钙钛矿薄膜的结晶性和表面形貌,既有利于电子和空穴的传输,又对其禁带宽度有良好的调节作用。     

倒金字塔结构钙钛矿太阳能电池的仿真研究

为提高钙钛矿太阳能电池的性能,对太阳能电池功能层之间的接触界面结构进行优化,调节各功能层厚度．利用COMSOL多物理场仿真软件对钙钛矿太阳能电池进行结构仿真,并验证优化结构对电池电学性能的影响．结果表明,在功能层的接触面采用倒金字塔结构会影响光电转换效率,当在电子传输层与光吸收层之间设置倒金字塔结构时,可得最高输出功率密度为 27. 36 mW/cm~2,光电转换效率为27. 3%,对应开路电压为1. 19 V,短路电流密度为26. 64 mA/cm~2,填充因子为86. 19%．研究结果为进一步提高钙钛矿太阳能电池的整体性能提供结构优化思路．     

钙钛矿太阳能电池二氧化锡电子传输层的优化

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的关键材料,其中,二氧化锡(SnO_2)被认为是一种理想的电子传输材料.目前采用的溶胶-凝胶法低温制备的SnO_2电子传输层结晶性差,电子传输性能低.通过以水作为SnO_2溶胶-凝胶前驱液添加剂提高所制备的SnO_2结晶性,最终可提高太阳能电池效率.采用溶胶-凝胶法制备了SnO_2电子传输层,优化了其制备条件.研究发现,以适量的水作为SnO_2溶胶-凝胶的溶剂添加剂,在80℃下配制SnO_2溶胶-凝胶旋涂液并陈化24 h,有利于锡源SnCl2水解,促进SnO_2生成和结晶性提高.最后,利用旋涂退火制备了SnO_2电子传输层薄膜.随着水添加量增加,所制备的SnO_2的结晶性和电子传输性能逐渐提高.当水添加量为150μL时,可获得平整致密的SnO_2薄膜,所制SnO_2的结晶性和电子传输性能都有所提高,短路电流密度达到22. 77 m A/cm~2,开路电压达到1. 037 V,填充因子为0. 492,光电转换效率达到11. 617%.水添加量增至300μL时,会导致制备的SnO_2薄膜缺陷增多,效率降低.     

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。     

钙钛矿太阳能电池的研究进展

以钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池是一种广受关注的新型太阳能电池,其光电转换效率从2009年的3.8%快速增加到2014年的19.3%。本文总结了钙钛矿材料的光电性质和制备方法,然后重点介绍了钙钛矿太阳能电池的结构及通过对各载流子传输层的优化以提高器件的性能,分析了其研究趋势及需要解决的问题。     

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。     

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。     

面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层，金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响. 系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求，并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结. 针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题，分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展. 总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点，探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向. 对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望.     

1,4-二碘苯对碘铅甲胺钙钛矿层的改性

通过向钙钛矿前驱液中加入1,4-二碘苯钝化碘铅甲胺(MAPbI₃)钙钛矿层缺陷,降低钙钛矿层的缺陷密度。利用XRD、SEM对钙钛矿薄膜的晶相组成和微观形貌进行表征,以荧光光谱及空间限制电荷电流分析对MAPbI₃缺陷密度进行分析。结果表明,前驱液中引入1,4-二碘苯后缺陷密度明显降低。电化学阻抗及J-V曲线测试结果表明,相较于未引入1,4-二碘苯改性的钙钛矿太阳能电池,当钙钛矿层中1,4-二碘苯的摩尔分数为2.1%时,电池的开路电压由0.83 V提升至0.95 V,填充因子由52.5%提升至62.3%,光电转化效率由6.79%提升至8.47%,并且经过多次重复实验后性能保持稳定。     

有机无机钙钛矿薄膜的间歇式退火和光电性能

为了改进空气环境条件下有机无机钙钛矿薄膜的制备工艺,开发了一种间歇式退火(intermittent annealing,IA)方法,以制备高质量无针孔的钙钛矿薄膜,优化光电性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)、紫外可见吸收(ultraviolet-visible,UV-Vis)光谱、光致发光(photoluminescence,PL)光谱等表征,系统比较了在空气环境条件下反溶剂一步法旋涂制备钙钛矿薄膜工艺中,普通退火(traditional annealing,TA)方法和间歇式退火方法处理得到的卤化铅甲胺有机钙钛矿薄膜的形貌、结构和光电性能.结果表明,对于MAPbI_3、MAPbIBr_2和MAPbI_2Br钙钛矿材料,采用间歇式退火方法制备的薄膜均匀致密无针孔,晶粒尺寸显著增大,薄膜结晶性提高,在可见光范围内光吸收能力更强.在空气环境下所得间歇式退火制备的MAPbI_3太阳能电池器件在AM 1. 5的模拟太阳光下,光电转换效率可达11. 5%(有效面积0. 24 cm~2),而在空气环境下以普通退火方法制备的器件的光电转换效率为8. 9%,间歇式退火样品的光电转换效率有大幅度提高.     

电泳沉积制备TiO2纳米片作为钙钛矿太阳电池缓冲层

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池自诞生以来,经过十几年的探索与发展,其认证效率由最初的3.8％发展为25.2％.界面问题一直是提升器件光电转换效率的关键.利用电泳沉积法制备TiO2薄膜,以TiO2纳米片为缓冲层制备钙钛矿太阳电池,研究TiO2缓冲层对钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率及载流子运输的影响.结果表明,相对于未加入缓冲层的PSCs,电池的光电转换效率由10.78％提升至12.71％.TiO2缓冲层的加入有效地改善了界面接触问题,降低了电荷转移时的电阻,促进了载流子的运输,明显提高了钙钛矿太阳电池的光伏性能.     

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。     

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。     

空穴注入层对OLED性能的影响

通过实验研究了不同种类的空穴注入层材料对有机电致发光器件（OLED）性能的影响，将酞菁铜（CuPc）、2T-NaTa和TcTa分别作为空穴注入层材料制备了3种器件，然后测试器件的电流-电压特性、高度-电压特性及发光效率-电压特性，并进行了对比．结果发现用CuPc、2T-NaTa和TcTa作为空穴传输层的3种器件的流明效率最大值分别为2．94cd／A，2．4cd／A和18cd／A；2T—NaTa作为空穴注入层的器件的启亮电压最低．由此得出结论：在实验研究的3种材料中，2T—NaTa最适合作为空穴传输层．     

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。     

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。     

未掺杂条件下载流子平衡提高有机电致发光器件效率的研究

用具有高电子迁移率(5×10-4cm2 V-1 s-1)的材料4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BPhen)作为电子传输层(ETL),N,N-his-[1-naphthy(-N,Ndiphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)](NPB)作空穴传输层(HTL),tris(8-hy-droxyquinoline) aluminum(Alq3)作发光层(EML),使有机薄膜电致发光器件的效率得到显著改善.器件基本结构为:ITO/NPB/Alq3/BPhen/LiF/A1.通过对HTL和ETL的厚度进行优化,在电流密度为20mA/cm2时,器件的电流效率达到6.80cd/A,亮度达到1361 cd/m2.为了探索发光器件的效率得以改善的原因,制备了结构为ITO/A1q3/BPhen/Al的electron-only器件和结构为ITO/NPB/AI的hole-only器件.通过调整hole-only器件中空穴传输层(HTL)和electron-only器件中电子传输层(ETL)之间的厚度匹配并比较它们之间的J-V曲线,发现当电子和空穴达到栽流子平衡时,发光器件获得最佳效率和亮度.     

甲胺基铅卤钙钛矿单晶探测器在紫外光下的光电探测性能及稳定性

为了探究甲胺基铅卤钙钛矿MAPbX3(X=I, Br, Cl)单晶探测器的光电探测性能及稳定性,将利用逆温结晶法制备好的MAPbX_3(X=I, Br, Cl)单晶蒸镀叉指电极,制作成单晶探测器器件,在365 nm和254 nm两种紫外光照射条件下,研究三种单晶器件在不同光强下的探测性能及稳定性。结果表明:在相同电压下,MAPbX_3(X=I, Br, Cl)三种单晶器件的响应率、外量子效率及探测率都随着光强的升高而降低。MAPbI_3稳定性较好,在两种波长下的光暗电流比均为4.9;MAPbBr_3光暗电流比略佳,在365 nm及254 nm波长下分别达到12.2和5.1,然而其稳定性较差;MAPbCl_3稳定性较好,但光暗电流比较低,分别为1.8和1.4。钙钛矿单晶探测器在365 nm及254 nm光照下的光电探测性能可为探测器器件设计及性能优化提供参考。     

石墨烯量子点作为阳极界面层的聚合物太阳能电池

采用含有F、Cl、Br、I的苯肼小分子修饰石墨烯量子点(GQDs),制备了卤素功能化石墨烯量子点(X-GQDs).通过较高电负性的卤族元素p型掺杂,提高了X-GQDs修饰的电极的功函数.将这种可溶液加工的X-GQDs用于聚合物太阳能电池的阳极界面层,与基于GQDs的器件的能量转换效率(PCE,9.01％)相比,基于X-...     

全无机钙钛矿量子点CsPbX_3(X=Cl,I,Br)的合成及其应用研究进展

基于钙钛矿结构的CsPbX_3(X=Cl, I,Br)量子点,以其优异的发光性能,如较高的量子效率(～90%)、发光波谱覆盖整个可见光谱(400～700 nm)和窄发射峰(12～42 nm)等,在太阳能利用和提高太阳能电池光电转化效率等前沿技术领域有着重要的应用价值.文中对近年来全无机铅卤钙钛矿CsPbX_3(X=Cl, I,Br)量子点的制备方法、性能影响因素、应用领域的研究进展进行了综述,并对其存在的不足进行了分析.以期为研发出具有优异发光性能的全无机铅卤钙钛矿量子点提供借鉴.