钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)近几年迅速发展,截至目前,其能量转换效率已经超过23%,这可能使光伏产业发生革命性的变化。基于最新的研究进展,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作机理,简要综述了空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳能电池中的应用。最后,指出了钙钛矿太阳能电池目前存在的一些问题及未来的研究方向。     

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...     

新型钙钛矿太阳能电池研究进展及面临的问题

能源是当今世界面临的巨大难题,石油矿产等资源的不断大量消耗,太阳能作为清洁能源有望得到更多的应用。利用太阳能最主要的方式是用太阳能电池进行光电转化,其中,新型太阳能电池优点很多,清洁、制造成本低、效率高、便于投入应用,已经成为光伏领域的研究热点。简要介绍太阳能电池发展过程,侧重于论述相应的市场行情及面临的问题。主要讨论钙钛矿太阳能电池的研究现状以及研究中面临的问题。     

钙钛矿电池氧化镍空穴传输层制备及优化综述

近年,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率不断的刷新纪录,目前认证效率已经达到25.7%。因其优良特性众多,越来越受到人们的青睐,源源不断的人力、物力投入到相关研究当中,钙钛矿太阳能电池的巨大魅力也逐渐展现在人们面前。本文详细介绍了钙钛矿太阳能电池的发展,重点阐述了空穴传输层在大面积柔性器件制备过程中起的关键作用,总结了氧化镍空穴传输层的制备方法,最后分析了目前大面积柔性钙钛矿太阳能电池产业化面临的挑战,并提出了解决技术瓶颈的合理化建议,希望对研究者有所裨益。     

无机薄膜太阳能电池光伏材料的研究进展

太阳能是一种清洁、丰富和可持续的能源,能够满足全球日益增长的能源需求。太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的能源转化装置,对于国家实现“碳达峰、碳中和”目标和解决未来能源问题等方面将发挥至关重要的作用。薄膜太阳能电池仅有几微米至几十微米的厚度,能够大大减少材料的损耗从而降低成本。本文对目前广泛研究的无机薄膜太阳能电池光伏材料按照组元进行归整,主要有一元体系(如a-Si)、二元体系(如CdTe、Sb₂Se₃)和多元体系[如Cu-Sn-S与Cu-Sn-Se、Cu(In,Ga)Se₂、CsPb(I_1-xBr_x)₃、Cu₂ZnSn(S,Se)₄],通过对各类材料结构特点和光电性质进行分析,并结合例证对其电池性能予以解释说明,并对以上各类材料的发展状况进行总结并提出展望。     

聚合物太阳能电池及材料研究进展

太阳能的充分应用是解决目前人类所面临的能源短缺和环境污染的根本途径。聚合物太阳能电池作为第三代太阳能光伏技术已得到二十多年的研究,其太阳能转化效率已超过10%。回顾聚合物太阳能电池的发展历史和理论研究,太阳能电池的材料与结构对太阳能电池的效率影响很大,尤其是给体材料。从PPV类材料到PT类材料再到PCDTBT、TTBDT、BDTTPD等能级调节后的受体材料,每一次材料的升级,都能让聚合物太阳能电池的效率大幅提高。在聚合物太阳能电池的理论逐渐认识清楚,聚合物太阳能电池制作工艺不断成熟的情况下,研究新型给体材料对向聚合物太阳能电池实用化迈进尤为重要。     

钙钛矿太阳能电池中D-A-D型空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于具有快速提升的光电转换效率、制备成本低、可溶液加工等优点而获得了广泛关注.空穴传输材料(HTM)负责空穴抽取和防止电荷复合,可提高PSCs的效率和稳定性,是PSCs中的重要组成部分.线型给体-受体-给体(D-A-D)结构的有机小分子空穴传输材料的结构简单,合成难度低.另外,吸电子单元的引...     

陈化过程对溴铅甲胺钙钛矿太阳能电池性能影响的研究

氧气氛下的器件陈化对钙钛矿光伏电池的性能有显著影响。本文研究了通过溶液法组装的溴铅甲胺(MAPbBr₃)电池的性能,其中致密的和介孔的Ti O₂作为电子传输层,Spiro-OMeTAD作为空穴传输层。将MAPbBr₃钙钛矿太阳能电池置于湿度<10%的氧气氛暗箱中不同时间,探究O₂对钙钛矿薄膜缺陷的钝化影响,并且采用瞬态光电压(TPV)技术分析陈化前后器件在不同光照时间下的离子迁移。结果表明,陈化处理后,基于MAPbBr₃的器件性能得到明显改善,光电转换效率从4.18%提高到6.73%。这种原因可能归结于钙钛矿材料的缺陷态密度降低,因为在黑暗条件下,O₂在MAPbBr₃钙钛矿太阳能电池中进行扩散,从而起到钝化缺陷的作用。     

新型钙钛矿太阳能电池研究进展

综述了当前国内外关于钙钛矿太阳电池的最新研究进展,介绍了钙钛矿太阳电池的发展背景、基本结构及工作原理,重点论述了钙钛矿光吸收层材料、电子和空穴传输层材料的选择、发展,分析了各自的优缺点及存在的问题。     

二维钙钛矿材料制备技术研究进展

钙钛矿因具有可调性结构、低缺陷密度、高载流子迁移率以及带隙可调等优异的物理化学特性而被广泛地应用于太阳能电池和光电探测器等光电器件领域。二维钙钛矿材料由于维度和厚度尺寸减小,引起量子限域效应,使得电子-空穴相互作用增强,激子结合能增大。因此,二维钙钛矿材料与其块体材料相比表现出了更优异的光电特性,并且稳定性增强,迅速成为二维材料领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状,综述了剥离法、液相法和气相法等3种二维钙钛矿材料的制备方法,分析了各种方法的优缺点,并对其未来的发展进行了展望。指出二维钙钛矿材料的研究需要重点关注以下两个方面：1）开发一种简单可行的大规模生产大尺寸、高质量、环境友好以及高稳定性的二维钙钛矿材料的制备方法仍然是该领域研究的重点,3种制备方法中气相法是非常有可能实现大规模生产大尺寸、高质量二维钙钛矿材料的有效途径,但是急需解决的问题是降低设备成本以及通过改进工艺条件来提高二维钙钛矿材料的生长速度;2）二维钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域已经表现出很好的应用前景,但是光电器件的工作原理以及如何精确调控材料形貌与发光性能等这些基础研究仍然需要更深入的探...     

钙钛矿太阳电池的研究进展

介绍了卤铅铵钙钛矿（CH3NH3PbX3,X = Cl、Br、I）的结构及其在新型无机-有机杂化异质结钙钛矿太阳电池中的应用,阐述了钙钛矿太阳电池的结构与工作原理,着重从钙钛矿太阳电池的致密层、钙钛矿吸收层（有骨架层和无骨架层）及有机空穴传输层三个重要组成部分的材料、微结构及制备方法等方面分析了钙钛矿太阳电池的研究进展及存在的问题。并结合不同课题组的研究成果评价了钙钛矿太阳电池各组成部分相应的材料、微结构及制备方法等对太阳电池光伏性能和长期稳定性的影响。此外还介绍并比较了反转结构与柔性太阳电池的光伏性能,简要讨论了钙钛矿太阳电池的各层材料、结构、有毒重金属的替代、长期稳定性等方面的发展趋势。     

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料不仅具有较高的光吸收能力和载流子迁移率,同时具有双极性特征以及合成方法简单等优点,目前已成为最有发展前途的太阳能电池材料,其光电转化效率在7年内从3.8%迅速提升到20%以上,并有进一步提高的空间。简单介绍了钙钛矿材料的结构与性质,综述了钙钛矿太阳能电池的研究进展,指出了目前电池发展中亟需解决的问题及未来的发展方向。     

绿色轮胎给沉淀法白炭黑带来的机遇与挑战

介绍了绿色轮胎的由来、含义、配方特征及白炭黑主材地位的确立。通过回顾白炭黑在传统轮胎和在绿色轮胎上各发展阶段的应用,分析了绿色轮胎对白炭黑的消费潜力。指出中国绿色轮胎正处在产量释放的初期,即将进入高速发展期。在此背景下白炭黑面临着机遇与挑战。机遇：1）绿色轮胎给白炭黑创造了广阔的市场;2）绿色轮胎促使加快产业转型升级步伐。挑战：1）市场门槛提高,亟须产业转型升级;2）外资企业抢先占领市场;3）生产技术与产品质量不适应;4）创新能力弱,核心技术缺乏。白炭黑企业只要抓住机遇,勇于接受挑战,加快技术创新,提升产业发展水平,就一定能实现跨越式发展。     

钙钛矿太阳电池光吸收层纳米材料研究进展

2013年钙钛矿太阳电池的研究取得突破性进展,目前成为国内外研究的热点前沿技术,3年时间国内外发表相关研究论文近千篇,公开发明专利千余件。由于钙钛矿太阳电池性能的稳定性比较差以及相关配套材料的技术开发未跟上,严重影响了钙钛矿太阳电池的扩大研究和产业化步伐。从新公开的钙钛矿太阳电池的专利内容入手,综述了钙钛矿太阳电池光吸收层骨架纳米材料的组成、主要作用、制备方法、应用方法、相关专利的技术进展、存在的难点问题和改进方向,以拓宽专业技术人员的研究开发思路,针对钙钛矿太阳电池对纳米材料的技术要求开发专用的纳米材料,为钙钛矿太阳电池的扩大研究和产业化提供配套的纳米材料。     

黑卟啉空穴传输材料在无掺杂钙钛矿太阳能电池上的应用

无掺杂空穴传输材料是实现钙钛矿太阳能电池(PSCs)实用化的关键问题。本论文合成了具有高的热稳定性、对可见光谱全吸收性质的黑卟啉分子,5,10,15,20-四[3,5-二(叔丁基)苯基]-β,β''-四萘醌[6,7-g]锌卟啉(T1),研究了光物理、电化学性能和成膜性。T1最高占据分子轨道(HOMO)能级与spiro-OMeTAD相近,能够很好地与钙钛矿材料MAPbI3相匹配。制备了以T1分子为空穴传输层的PSCs,器件的能量转换效率(PCE)达到13.43%,优于相同条件下的基于spiro-OMeTAD的器件(11.63%)。     

石墨炔及其衍生物在钙钛矿太阳能电池的应用

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因具有高效率、可溶液加工和低成本等优点受到了人们广泛的关注。然而，在PSCs的各个功能层及界面之间存在缺陷非辐射复合、界面接触不良和薄膜质量较差等问题，阻碍了PSCs光电转换效率和稳定性的提高。相较于石墨烯，含有sp杂化碳原子的石墨炔具有独特的三角微观结构、天然的带隙、超高的载流子迁移率以及优异的光电和机械性能，成为光电能源领域重要的候选材料。综述了石墨炔及其衍生物在PSCs的电子传输层、空穴传输层以及光吸收层中的应用，重点探讨了石墨炔及其衍生物在功能层及其界面中钝化缺陷、改善薄膜形貌和界面接触、提高载流子传输等方面的作用。最后，对石墨炔及其衍生物在PSCs领域中的发展提出了展望。     

钙钛矿太阳能电池中D-A-D型空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)作为一种新型太阳能电池,由于其短时间内快速提升的光电转换效率而获得了全世界范围内的广泛关注。空穴传输材料(Hole Transporting Materials, HTM)是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,因此,设计开发经济、高效、稳定的HTM对PSCs的发展具有重要意义。本文综述了2009年以来线型给体-受体-给体(Donor-Acceptor-Donor, D-A-D)结构有机小分子空穴传输材料在PSCs中的应用,详细介绍了各空穴传输材料分子结构对PSCs的光电转换效率和器件稳定性等性能的影响。在此基础上,对未来线型D-A-D型空穴传输材料的发展进行了展望。     

自组装制备硫化铜空穴传输层用于钙钛矿太阳能电池

采用自组装方法制备了硫化铜作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层。这种方法具有低成本且可大规模制备等优点。采用紫外-可见吸收光谱和紫外光电子能谱对硫化铜薄膜进行了光学性能和能带结构表征;采用原子力显微镜对硫化铜薄膜进行了表面形貌表征;采用Keithley 2410系统测试了器件的电流密度-电压特性。结果表明,硫化铜具有良好的光学透过性、适宜的能级和均匀致密的表面覆盖,采用硫化铜制备的器件具有14.97%的光电转换效率,同时具有可忽略不见的滞后现象。将器件置于空气中14 d后还能保持80%以上的原始效率,表明器件具有良好的稳定性。以上结果表明,采用自组装方法制备的硫化铜薄膜具有优良的性能,对未来钙钛矿太阳能电池的大规模制备及应用提供了一定的借鉴意义。     

无机化合物类薄膜太阳能电池研究与发展

薄膜太阳能电池可以能够解决缓解环境危机和能源危机。综述了无机化合物类薄膜太阳电池的优缺点。主要介绍了CIGS太阳能薄膜电池、CdTe太阳能薄膜电池和GaAs太阳能薄膜电池的国内外发展现状,并从材料、光电转换性能、制备工艺、价格成本等方面进行了比较和总结。给出了太阳能薄膜电池未来的研究方向和市场前景。     

富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池自2009年出现以来,经过短短十余年的发展,光电转化效率已提升到24%以上,引起了广泛的关注。富勒烯材料具有较高电子迁移率、可调控的能级以及可低温成膜等特性,在钙钛矿太阳能电池中可以用于电子传输层、钙钛矿层添加剂、界面修饰层,甚至还能够在空穴传输层中发挥作用。这些应用不仅提高了电池的光电转化效率和稳定性,还能有效降低电池的磁滞效应。本综述就富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池各组成部分的应用进行了详细的介绍,并总结了通过修饰富勒烯分子结构提高电池性能的基本规律,这些结果对推动富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池领域的应用有重要意义。