基于氧化石墨烯空穴传输层的平面异质结钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池中传统空穴传输层Spiro-OMeTAD存在昂贵、易污染环境且制备困难等缺点,本工作采用氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)作为空穴传输层,研究了不同浓度GO溶液制备的衬底对器件光电性能的影响.首先,采用旋涂法制备了GO薄膜,通过对分散液浓度的控制获得了不同厚度的GO衬底.其次,制备了结构为ITO/GO/CH3 NH3 PbI3/PCBM/Ag的平面型器件,对不同GO衬底的器件的光电性能进行表征及对比分析.研究表明:GO衬底缺陷会抑制CH3 NH3 PbI3晶粒的择优取向生长,形成可诱导CH3 NH3 PbI3晶粒产生横向聚集的籽晶,从而改善钙钛矿薄膜的成膜性,并增大钙钛矿晶粒尺寸.由浓度为0.25 mg/mL的分散液制备的GO薄膜衬底上生长的钙钛矿晶粒尺寸最大为900 nm.此外,该浓度对应的GO衬底上制备的钙钛矿薄膜的光致发光相对强度峰值为2000,电荷转移效率相对最高,为52.8％.由该衬底制备的GO基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率最高可提升至8.69％.     

钙钛矿太阳能电池的研究进展

作为一种新型清洁可再生能源,钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSC)从发展至今已取得了重大的突破,成为研究的热点。主要介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构和工作原理及电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层的制备方法,以及在发展过程中所面临的技术问题,最后展望了钙钛矿太阳能电池未来的研究重点及发展前景。     

倒置钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的研究进展

倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有器件结构简单、吸光系数高、迟滞效应小、良好的缺陷容忍性等优点,受到了广泛的关注。但倒置器件光电转换效率(PCE)尚有待提高,究其原因是空穴传输层(HTL)和钙钛矿层界面处的能量损失表现出相对较小的开路电压。文章综述了包括有机聚合物、无机物、尖晶石氧化物等作为空穴传输材料的相关研究进展,进一步分析了通过调节电极/空穴传输层能级使之与钙钛矿价带匹配,及通过界面修饰促进器件对载流子的注入与收集,从而提高光电转换效率的研究现状。对提高倒置钙钛矿太阳能电池性能的研究具有一定的指导意义,最后对倒置器件的应用前景进行了展望。     

空穴传输材料在高效钙钛矿太阳能电池中的发展演变

钙钛矿太阳能电池(PSCs)转换效率已从2009年的3.8%上升到2017年的22.7%,其快速的发展可能使光伏工业进入革命新阶段。空穴传输材料(HTM)是构成高效钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,开发和设计导电性好、成本低、稳定性好的空穴传输层材料对钙钛矿太阳能电池的研究显得非常重要。本文将近几年应用于钙钛矿太阳能电池中较高效的空穴传输材料归纳为有机小分子类、有机聚合物类和无机材料类,同时也介绍了无空穴传输层的钙钛矿电池。详细评述了基于各类空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的光电性能及稳定性,重点讨论了HOMO能级、空穴迁移率、添加剂的掺杂等因素对钙钛矿太阳能电池的影响。最后指出了空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。     

氧化钼空穴传输层在有机太阳能电池中的研究进展

有机太阳能电池是一类具有前途的解决能源和环境问题的太阳能电池。其中有机太阳能电池中的空穴传输层对器件性能起着重要的作用。氧化钼因无毒、高功函等优点,在有机太阳能电池中作为空穴传输层得到了广泛的应用研究。从氧化钼的制备和器件结构方面综述了氧化钼在有机太阳能的研究成果,初步展望了其以后的发展方向。     

复合钙钛矿太阳能电池电荷传输层材料研究进展

有机无机复合钙钛矿太阳能电池因具有适合的载流子扩散长度而成为备受关注的有望获得高效率的光伏器件。复合钙钛矿材料本身不含贵金属元素,可以采用液相法或物理气相法低温制备,成本低廉,但目前应用最多的电子传输层材料TiO2需400~500℃煅烧,与柔性基底及低温制备技术适应性差;空穴传输层材料SpiroOMeTAD合成工艺复杂,价格高昂,限制了复合钙钛矿太阳能电池的开发应用。开发和研究导电性好、成本低、稳定性好的电子和空穴传输层材料是复合钙钛矿太阳能电池研究中的一个非常重要的方面。综述了复合钙钛矿太阳能电池中电荷传输层材料的研究进展及发展方向。电子传输层材料方面通过对TiO2的改性以及与石墨烯的复合,采用ZnO、石墨烯或PCBM作为电子传输层材料,以与柔性基底及低温制备技术相适应。空穴传输层材料方面,采用其它低成本、导电性高的有机p型半导体替代spiro-OMeTAD;采用无机空穴传输层材料以避免有机空穴传输层材料的老化问题,提高电池的长期稳定性;利用复合钙钛矿材料兼作吸收层与空穴传输层,制备无空穴传输层材料结构电池以降低成本,提高稳定性。     

钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池具有工艺简单、可弯曲、应用前景广阔等优点。从2009年出现起,至今其效率从3.8%提高到了22%以上,引起了研究者的广泛关注。介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构和工作原理,概述了钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的研究进展,着重介绍了无机空穴传输材料的研究进展。最后展望了钙钛矿太阳能电池未来的发展与商业化应用。     

碳材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

钙钛矿太阳能电池具有材料成本低廉、生产工艺简单、光电转换效率高等优点,发展前景十分光明。碳材料因其价格低廉、高导电性、疏水性和化学稳定性等特点,被应用在钙钛矿太阳能电池的各个组成部分,用于提高电池性能和降低成本。本文根据应用在钙钛矿太阳能电池中的碳材料的维数进行分类,分别介绍了零维的C60、碳量子点和石墨烯量子点,一维的碳纳米管,二维的石墨烯及其衍生物、石墨炔和三维的石墨等在钙钛矿太阳能电池中的应用,对于将来实现钙钛矿太阳能电池的低成本商业化和大规模制造具有重要意义。     

NiO层作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备和性能研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因具有光吸收强、载流子扩散长度长等优点,近年来在光伏领域吸引了广泛的关注,其中,无机NiO薄膜在电池结构中作为空穴传输层已发展成为钙钛矿电池研究的重要方向。采用溶液旋涂法制备了NiO薄膜,系统优化了不同烧结温度和不同浓度条件下NiO薄膜对钙钛矿电池性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度计、电流-电压测试、光量子效率等方法分别观察和分析了NiO薄膜以及相应电池的光电性能。结果表明:溶液旋涂法制备的NiO薄膜具有良好的覆盖性、非常低的表面粗糙度,当制备NiO的预制溶液浓度为0.05mol/L,NiO的烧结温度为500℃时,获得了最优的电池性能,最高电池转换效率为14.62%。     

NiOx介孔层的成膜过程对碳电极钙钛矿太阳能电池性能的影响(英文)

碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)具有稳定性好且成本低的优势,展现出广阔的应用前景。本研究基于MAPbI₃材料,选择高质量的NiO_x介孔层作为空穴传输层(HTL),对比了NiO_x介孔层不同制备方法对电池性能的影响,并对NiO_x介孔层的厚度进行优化。研究发现,与旋涂工艺制备的NiO_x介孔层相比,丝网印刷工艺制备的介孔层的孔径分布均匀,可改善钙钛矿(PVK)前体溶液填充在介孔支架中的填充状态。最终得到含HTL的高效率和低滞后的钙钛矿太阳能电池,其开路电压(VOC)为910m V,光电转换效率(PCE)为14.63%,认证效率达14.88%。此外,在空气中储存近900 h,其PCE没有明显衰减。