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。     

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.     

HC(NH_2)_2PbI_3钙钛矿薄膜单源真空热蒸发制备及性能表征

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散谱仪、分光光度计、荧光光谱仪和霍尔系数测试仪等,对单源真空热蒸发法直接制备的钙钛矿太阳电池吸收层HC(NH_2)_2PbI_3薄膜的晶化和微观结构以及表面形貌、化学元素计量比、光学和电学性能进行表征分析.结果表明,单源真空热蒸发法制备的HC(NH_2)_2PbI_3薄膜表面均匀、致密且平整,薄膜结晶度高,具有典型的钙钛矿晶体结构,薄膜的化学成分符合HC(NH_2)_2PbI_3薄膜的理想化学计量比,其禁带宽度为1.5 e V,满足钙钛矿太阳电池用薄膜的光学性能,将直接有利于钙钛矿太阳电池效率的提高.     

n-β-FeSi2/p-Si异质结太阳电池的计算机模拟

主要以AFORS-HET软件来模拟n-β-FeSi2/c-Si(p)/μc-Si(p+)太阳电池的性能,讨论了发射区和μc-Si背场的特性对异质结太阳电池转换效率的影响。模拟结果发现:发射层的厚度增加会显著减低电池的短路电流密度,从而影响电池的转换效率;发射层的掺杂浓度也是影响异质结太阳电池光伏性能的一个重要参数;界面态对电池的影响是不容忽视的,为获得高效率的太阳电池,需尽可能将界面态缺陷密度控制在1010 cm-2/eV以下;微晶硅背场可有效提高太阳电池的转换效率,但要求背场掺杂至少要达到1019 cm-3以上。     

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。     

不同厚度多孔TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

通过旋涂法以P25、松油醇、乙基纤维素为原料制备了浆料,并将其均匀涂布在FTO导电玻璃上,通过控制旋涂次数来制备不同厚度的TiO_2光阳极膜,利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌和结构进行了表征。采用CdS量子点做敏化剂,通过连续离子层沉积(SILAR)法制备CdS/TiO_2光阳极,以化学浴沉积(CBD)法制备CuS对电极,最终组装为电池器件。通过对电池的光电性能测试,首先明确了不同CdS沉积次数的CdS/TiO_2光阳极对电池的光电性能影响,在最佳的CdS沉积次数上得到了不同旋涂厚度TiO_2光阳极对电池的光电性能的影响。实验结果表明,当CdS沉积次数为9次,TiO_2旋涂次数为3次,厚度为15μm时,电池的短路电流密度和光电转换效率均达到最大值分别为:Isc=8.18mA·cm-2、η=2.32%。     

基于反萃空转的高效无机钙钛矿太阳电池

铯铅碘二溴(CsPbI₂Br)钙钛矿具备合适的容忍因子与良好的热稳定性,是无机钙钛矿太阳电池的理想材料,而其转化效率低、工艺重复性差的缺陷,阻碍了CsPbI₂Br太阳电池性能的进一步提高．研究CsPbI₂Br无机钙钛矿太阳电池的制备工艺发现,成膜环境对CsPbI₂Br薄膜的均匀性、光学性质及器件性能重复性具有较大影响．提出采用反萃空转辅助生长工艺提升CsPbI₂Br薄膜的晶粒尺寸,提高结晶度,降低缺陷态密度,并获得14. 1%的CsPbI₂Br太阳电池光电转换效率．反萃空转辅助生长工艺降低了周围环境氛围对薄膜质量的影响,提高了器件制备的可重复性．     

CdS/Cu2O太阳能电池的制备及膜厚对光电性能的影响

采用水浴法和电沉积法制备CdS/Cu2O复合膜,组装成异质结薄膜太阳能电池。通过改变薄膜的厚度,测试了不同厚度的窗口层和吸收层对太阳能电池性能的影响。实验表明,在400 nm厚的CdS薄膜上沉积30次Cu2O薄膜,所获得的复合膜具有最大的填充因子FF(为0.42)和光电转换效率η(0.05%)。并通过实验发现,适当减少CdS窗口层的厚度,可以提高光的透射率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。适当增加Cu2O吸收层的厚度,可以提高光的吸收率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。     

溴基钙钛矿量子点发光二极管的制备及性能优化

为了研究量子点发光层薄膜厚度对钙钛矿量子点发光二极管(perovskite quantum dot lightemitting diodes,PeLED)电-光转换效率的影响，采用配体辅助再沉淀法(ligand assisted reprecipitation,LARP)室温合成铯铅溴(CsPbBr₃)钙钛矿量子点，并用其制备出稳定绿光发射的PeLED．通过比较不同发光层厚度CsPbBr₃ PeLEDs的发光效率，获得量子点发光层的最佳膜厚为43.2 nm．采用CsPbBr₃作为PeLED发光层时的器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)较低，为提高PeLED的电-光转换效率，用FASn_0.3Pb_0.7Br₃量子点替代CsPbBr₃作为发光层，并选用聚乙烯基咔唑(polyvinylcarbazole,PVK)、聚[(N,N’-(4-正丁基苯基)-N,N’-二苯基-1,4-苯二胺)-ALT-(9,...     

NiO薄膜厚度对CdTeO3量子点敏化太阳电池性能的影响

针对NiO薄膜厚度对量子点敏化太阳电池性能的影响,设计了1组对比实验,并首次采用CdTeO_3量子点作为敏化剂敏化NiO光阴极制备p型量子点敏化太阳电池。通过分析发现当丝网印刷层数为2层,NiO薄膜厚度大约为2.5μm时,光阴极的吸收强度和电池的短路电流密度都有较大的提升。最终电池获得了0.018%的光电转换效率,达到了国际文献报道的同等水平,拓宽了p型量子点敏化太阳电池的研究范围。     

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．     

碳对电极CsPbBr3 钙钛矿太阳能电池的 制备及其光、热稳定性研究

采用两步溶液法制备了无机钙钛矿Cs Pb Br3薄膜,通过增加Pb Br2薄膜在Cs Br甲醇溶液中的反应时间来增加钙钛矿薄膜的厚度并改善薄膜的结晶性,从而提高了无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。当反应时间从30 min提升至90 min时,电池的效率从1.43%上升至2.84%,这得益于光电流密度得到有效提高。所制备的钙钛矿太阳能电池表现出良好的热稳定性和光稳定性。在最大功率点条件下,全光谱太阳光(AM 1.5,100 m W/cm2)持续照射1 h后,其工作性能保持稳定。在100?C条件下持续加热476 h,电池的效率仍保持在初始效率之上。     

TiO_2纳米片/CuS钝化层量子点敏化太阳能电池的制备和性能表征

通过在TiO_2和量子点之间添加钝化层进行光阳极的优化,可以调节光阳极界面结构,从而增加产生的光电流,与没有钝化层的光阳极数据相比,在更宽的光谱范围内增强了光电转换效率。TiO_2纳米片具有较高的电子输运效率,主要原因是其表面积大,光散射特性增强。由于CuS钝化层很好地修饰了TiO_2纳米片表面缺陷会使其光电转换性能提高,得到在标准模拟太阳光AM 1.5G,100 mW/cm~2下,沉积CuS钝化层的电池能量转换效率达到4.71%,远高于未沉积钝化层的电池效率3.91%。     

退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池的影响

研究了不同退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池性能的影响。与前退火相比,后退火的器件性能显著提高,电池的开路电压Voc由0.36V增加到0.60V,能量转换效率η从0.85%提高到1.93%,短路电流密度Jsc和填充因子FF也有不同程度的改善;在电池的活性层与Al电极间沉积一定厚度的PCBM阴极修饰层也能改善电池的性能,当PCBM厚度为3nm时,聚合物太阳电池在100mW.cm-2强度光照下,Voc为0.59V,Jsc为6.43mA.cm-2,FF为55.1%,η为2.09%。     

n-i-p型非晶硅太阳电池中p/ITO界面特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备n-i-p型非晶硅(a-Si)太阳电池,采用反应热蒸发法制备ITO薄膜作为太阳电池的前电极。通过改变B2H6的掺杂浓度获得了不同晶化率的p层,详细研究了p层性能对p/ITO界面特性以及电池性能的影响。结果表明,在合适晶化率的p层上沉积ITO薄膜有利于优化p/ITO界面的接触特性,将其应用于n-i-p型a-Si太阳电池,能够显著改善电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF),最终,在不锈钢(SS)衬底上获得了转换效率为6.57%的单结a-Si太阳电池。     

基于MACE的大面积单晶硅基纳微米结构阵列太阳电池研究

通过采用常温、简单、成本低且与产线完全兼容的金属辅助化学刻蚀方法(MACE),在太阳电池正面制备硅纳米线、硅纳微米复合结构以及硅倒金字塔等结构,并且采用不同的钝化方式对太阳电池正面和背面实施钝化,以期提高器件的光学和电学性能.结果表明,在原子层沉积(ALD)的氧化铝对单晶硅纳微米结构上,同时实现了最低的光学减反(1.38%)和最低的表面复合速率(44.72cm/s),基于该结构的n型太阳电池最高转换效率达到21.04%.同时,制备出了光电转换效率为20.0%,PECVD-SiO2/SiNx叠层钝化的标准太阳电池尺寸的p型硅基纳微米复合结构太阳电池器件.进一步研究显示为一种新型硅倒金字塔结构阵列,具备更优异的光电性能.这些基于MACE的纳微米结构阵列太阳电池显示出在新一代高效太阳电池方面的极强竞争力.     

Au/TiO_2纳米介孔空心球在DSSCs中的应用和性能研究

通过简单溶胶-凝胶和水热法设计制备了一种新颖的Au/TiO_2纳米空心球材料,Au纳米颗粒均匀地嵌入在TiO_2空心球内。利用这种材料的增强入射光吸收能力、染料吸附能力与TiO_2和Au纳米颗粒间的局域表面等离子体共振(LSPR)效应来提高电池的光电转换性能。短路电流-开路电压曲线(J-V)表明基于Au/TiO_2复合材料的DSSCs的光电转换效率高于纯TiO_2空心球DSSCs的光电转换效率。特别是,当Au/TiO_2质量比为5%时,电池展现出高达7.57%的光电转换效率,比纯TiO_2空心球的提高了近39%。     

NaCl修饰SnO_2/钙钛矿界面的高效钙钛矿太阳能电池

钛矿太阳能电池(PSC)通常由电子传输层(ETL)、钙钛矿光吸收层和空穴传输层组成,而电子传输层/钙钛矿层和钙钛矿层/空穴传输层的界面对钙钛矿薄膜的性质及太阳能电池的性能有较大影响。通过简单的旋涂法,在SnO_2电子传输层上旋涂一层NaCl层,来修饰SnO_2电子传输层与MAPbI_3钙钛矿光吸收层之间的界面。结果表明:NaCl修饰层不仅能提供部分Na~+和Cl~-溶解在钙钛矿前驱体中,辅助钙钛矿结晶,增大钙钛矿晶粒尺寸,而且NaCl能同时与MAPbI_3钙钛矿层和SnO_2电子传输层作用形成Pb—Cl和Sn—Cl键,使界面的化学结合增强,降低界面缺陷态,增强载流子的寿命和传输效率。此外,NaCl修饰层显著降低了电子传输层的功函数,使制得的器件开路电压高达1.141V,太阳能电池最终获得了高达19.49%的光电转换效率。     

CeO_2掺杂对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

采用水热法制备不同浓度CeO_2掺杂TiO_2薄膜,并以其为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSCs),同时考察不同CeO_2掺杂浓度对TiO_2光阳极的光电转换效率的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段、紫外可见漫反射谱(UV-Vis DRS),对制得的光阳极薄膜进行晶体结构、表面形貌、微观结构、元素价态以及光学特性的表征,并对组装的DSSCs进行光电性能测试。结果表明:适量浓度的CeO_2掺杂可提高太阳能电池中的短路电流与光电转换效率;与纯TiO_2光阳极相比,0.015mol·L~(-1) Ce(NO_3)_3修饰的CeO_2/TiO_2光阳极的光电转换效率从2.44%提高到5.91%。     

溴掺杂CH_3NH_3PbI_3薄膜及其钙钛矿太阳能电池性能研究

有机-无机铅基卤化物钙钛矿杂合物CH_3NH_3PbI_3作为光吸收材料被广泛应用于太阳能电池中,取得了较高的光电转换效率。基于此,在CH_3NH_3PbI_3基础上对I位进行Br掺杂,采用一步溶液法制备了一系列CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜,研究了溴掺杂对CH_3NH_3PbI_3薄膜物相结构、微观形貌、吸光性能及光电转换性能的影响。结果表明,随着Br掺杂量x由0增加到1,常温下其物相结构逐渐由四方相转变为立方相,并且薄膜在TiO_2纳米柱衬底上的覆盖率逐渐提高,其在可见光及近红外区域内的吸光范围逐渐变窄,其光学带隙由1.59 eV逐渐过渡到2.23 eV。以CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜制备成FTO/BL(blocking layer)-TiO_2/NR(nanorods)-TiO_2/CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3/sprio-OMe TAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池,发现随着Br掺杂量的增加,太阳能电池的短路电流减小,开路电压增大,填充因子增大,光电转换效率减小。