利用溅射ITO层增强钙钛矿太阳电池的稳定性研究

为增强以银为背电极的正置结构有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳电池（PSCs）的长期稳定性,研究利用射频磁控溅射技术在氧化钼层与银背电极之间沉积一层铟锡氧化物（ITO）来对PSCs进行内封装的技术。为防止ITO层溅射对下方已沉积的钙钛矿层和有机空穴传输层造成损伤,研究ITO层溅射功率和厚度对PSCs光伏性能的影响,获得优化的ITO层制备工艺,发现在ITO层溅射功率为30 W、厚度为40 nm时所制备的PSCs光伏性能最优。为进一步提升PSCs性能,对比溅射法和热蒸发法沉积银背电极对PSCs性能的影响,发现与蒸发法相比,采用溅射银背电极的PSCs光伏性能更佳,其光电转换效率可达到17.86%。PSCs光伏性能的长期稳定性测试和X射线衍射结果分析表明,溅射ITO阻隔层的插入可有效抑制钙钛矿层中的卤素离子与银背电极之间的扩散反应,在不降低PSCs效率的同时可显著改善PSCs稳定性,所制备的PSCs在干燥空气中存放4500h后仍能保持初始效率的95%。     

抗氧化小分子体掺杂对锡铅钙钛矿太阳电池性能的影响

锡铅钙钛矿中存在各种缺陷,且Sn²⁺容易被氧化成Sn⁴⁺,从而导致太阳电池的转换效率和稳定性较差。研究发现4-香豆酸(p-C)的引入可显著改变薄膜的表面形貌、有效提高结晶性,且抑制Sn²⁺的氧化,有利于提高钙钛矿层与传输层之间的能级匹配度。通过对钙钛矿光吸收层的缺陷进行钝化,可显著提升太阳电池的光电特性。最终,锡铅钙钛矿太阳电池的开路电压提升65 mV,光电转换效率由18.14%提升至20.37%,并且电池稳定性得到显著提升。     

体相异质结钙钛矿太阳电池的稳定性

钙钛矿太阳电池的光电转换效率取得了硅太阳电池的水平,然而制约其产业化发展的主要瓶颈是稳定性.为探索其衰减的物理规律,使用新两步连续沉积方法成功的制备了体相异质结钙钛矿太阳电池,其光电转换效率为6.73％.这种方法解决了传统两步法钙钛矿薄膜不均匀和相互扩散两步法反应不完全的缺点.将体相异质结钙钛矿太阳电池放在空气中10、20和80 min时对其稳定性进行测试,发现其光电转换效率会逐渐降低,它的开路电压几乎不变,它的短路电流密度和填充因子逐渐减小.通过交流阻抗测试进一步证实其衰减的主要原因是钙钛矿太阳电池的复合电阻和载流子寿命不断减小.主要原因可能钙钛矿材料在晶界处吸收空气中的水分和氧气,导致其分解.     

添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%（氮气环境,温度40℃）。     

光栅结构钙钛矿/晶硅叠层太阳电池光学特性模拟

作为新一代高效太阳电池,叠层太阳电池虽然效率较高,但仍存在不合理的结构设计,导致了较高的光损失。文章以具有光栅结构的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池为模型,使用FDTD solutions软件分别对影响电池性能的子电池厚度、顶电池光栅尺寸以及中间层厚度等参数进行了模拟优化。模拟结果显示:合适的子电池厚度、光栅结构和中间层厚度,能最大化地提升叠层太阳电池的性能;其中,有光栅结构的叠层太阳电池的短路电流密度提升了20%。这一结果为进一步在实验室制备钙钛矿/晶硅叠层电池提供了参考。     

反溶剂对CsPbBr3太阳电池性能的影响

分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr₃薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr₃晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳电池各性能参数(短路电流密度、开路电压以及填充因子)均有所提升,尤其是添加乙腈(V(PbBr₂/DMF)∶V(ACN)=10∶1)后,光电转换效率(PCE)从3.16%提高到7.10%。     

正向偏置电压修复钙钛矿太阳电池的研究

采用偏置电压调控钙钛矿太阳电池离子迁移,抑制钙钛矿离子在界面的堆积、填充太阳电池缺陷,恢复老化太阳电池的性能。在对老化太阳电池引入正向偏置电压修复手段后,太阳电池光电转换效率从老化后的17.8%恢复到21.5%;在100 h的最大功率点跟踪中引入偏置电压修复手段后,获得3.1%总能量增益。通过自主搭建的集成表征环境,原位实时测量偏压修复太阳电池前后太阳电池电学性能和光学特性的变化规律,建立偏压调控钙钛矿离子迁移的物理模型,探究偏置电压修复太阳电池的背后机理。结果表明,该修复策略可通过调控离子迁移,钝化缺陷、优化载流子提取和输运、进而修复太阳电池。     

MoO3界面修饰提升刮涂钙钛矿太阳电池性能

在空穴传输层Spiro-OMeTAD和Ag电极之间引入三氧化钼(MoO₃)空穴修饰层,并研究其对空气中刮涂的钙钛矿太阳电池光伏性能的影响,结合导电性测试、稳态光致发光光谱和水接触角测试等探究其影响机制。实验和测试结果表明MoO₃可提升空穴传输能力和减小界面电阻,同时对下方的Spiro-OMeTAD及钙钛矿起到保护作用,可减缓空气中水氧侵蚀。基于MoO₃界面修饰层的在空气中刮涂制备的钙钛矿太阳电池光电转换效率由15.14%提升至18.30%,尤其是填充因子的平均值由60%提升至76%,电池稳定性得到改善,未封装电池在400 h后仍保持初始效率的90%。     

电纺AZO NWs电子传输层提高钙钛矿太阳电池性能的研究

研究通过静电纺丝技术制备不同掺铝比例的氧化锌纳米线(AZO NWs),并将其作为电子传输层来提高钙钛矿太阳电池效率.首先使用静电纺丝和煅烧工艺制备出表面光滑连续、形貌均匀、长径比达～105的AZO NWs,然后将AZO NWs作为电子传输层应用于钙钛矿太阳电池.与单层SnO2电子传输层的电池相比,加入AZO NWs后可...     

钙钛矿太阳电池的离子液体添加剂工程

分析利用离子液体（ILs）提升钙钛矿太阳电池（PSCs）性能的主要作用及原理,然后从调节钙钛矿薄膜的组织形貌、钝化缺陷、稳定钙钛矿相、提高环境稳定性、改善电导率等方面综述ILs作为添加剂应用于PSCs的进展,并展望其未来前景。     

石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳电池中的应用

石墨烯及其衍生物具有良好的电子传导能力、独特的材料结构,以及优异的光电和机械性能,因此被广泛应用于钙钛矿太阳电池中,以提高电池的光电转换效率和性能稳定性。综述了石墨烯及其衍生物作为电极材料、电子传输层和空穴传输层时在钙钛矿太阳电池中的研究进展,并指出了其在未来的发展重点。     

2-巯基嘧啶界面钝化改善钙钛矿太阳电池性能

该文研究2-巯基嘧啶（2-MP）对三元阳离子钙钛矿太阳电池光吸收层与空穴传输层的界面进行钝化,钝化改善薄膜及器件的光电性能。瞬态和稳态光致发光荧光光谱表征结果说明钝化后的钙钛矿薄膜非辐射复合被抑制。这均有利于抑制载流子复合和提升开路电压。钝化后薄膜疏水性增强,更好地阻挡水汽侵蚀,提升稳定性。光强依赖性测试结果表明2-MP有效地钝化缺陷。J-V测试表明钝化后器件光电性能明显改善,开路电压最高达1.133 V,效率最高达21.66%。并且优化器件的稳定性显著改善,在氮气中储存97 d后效率保持初始效率的90%。     

温度对多晶硅太阳电池性能影响的研究

对商业用冶金级和太阳能级多晶硅太阳电池不同温度下的性能参数做了分析,验证了太阳能级硅电池的性能优势。实验结果表明,随着温度T的升高,开路电压V_(oc),最大输出功率P_m,转换效率η近似线性下降,短路电流I_(sc)近似线性上升,填充因子FF的实验值和理论值变化趋势一致,当T40℃时,FF随T升高明显下降。对开路电压V_(oc)随温度T升高的线性下降速率dV_(oc)/dT进行定量分析。dI_(sc)/dT变化量与dV_(oc)/dT相比可以忽略。     

NiS基对电极染料敏化太阳电池性能的研究

分别以纳米氧化镍和镍盐为原料,合成硫化镍(NiS)纳米材料,将其掺入聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT-PSS)溶液中,作为对电极材料制备DSCs.研究不同对电极材料的染料敏化太阳电池的光电性能.结果表明,2种合成方法制备的电极材料,都可有效提升器件性能,其中水热法合成NiS制作的NiS/PEDOT...     

ZnO薄膜对CIGS太阳电池性能的影响

采用交流磁控溅射制备高阻ZnO和直流溅射ZnO：A1薄膜,研究几种溅射工艺条件与ZnO薄膜性能关系以及对铜铟镓硒(CIGS)光伏电池的影响。通过不同的工艺参数改变控制,得到了性能优良的ZnO薄膜,同时表明电池窗口层ZnO薄膜工艺参数对铜铟硒电池性能影响至关重要。尤其是ZnO薄膜的电阻率和迁移率,这两项指标的优化可以使电池的填充因子有10％以上的提高。不论是高阻ZnO还是低阻ZnO薄膜对电池的填充因子都有着重要的影响,采用优化工艺所制备的C1GS光伏电池窗口层ZnO薄膜以后,目前研制的电池转换效率已达到12．1％。     

加热和水处理共同调控PbI2薄膜形貌及其在钙钛矿太阳电池中的应用研究

该文研究加热和水处理共同作用对PbI₂薄膜形貌的调控和对钙钛矿太阳电池性能的影响。使用的钙钛矿体系为（FAPbI₃）_1-x（MAPbBr₃）_x,并在两步法工艺基础上对PbI₂薄膜进行不同时间加热和短时间水处理可将PbI₂薄膜制备成多孔结构。将双重处理后的PbI₂薄膜制备成钙钛矿薄膜后,可发现钙钛矿薄膜质量明显提升,表现在：钙钛矿的晶粒尺寸明显增大、结晶性增强、吸光能力提升、载流子传输更快。且此种方式能有效调控钙钛矿薄膜中的PbI₂残留量。在器件效率方面,只对PbI₂薄膜进行加热处理制备的电池的开路电压、短路电流、填充因子和效率分别为1.05 V、23.12 mA/cm²、73.81%和17.92%,而在最优双重处理工艺下制备的电池的这4个相应的参数分别为1.09 V、24.75 mA/cm²、77.85%和21.10%。     

开口隔离层上多晶硅薄膜制备

在SSP硅带衬底上制备开口SiO2隔离层,在隔离层上沉积多晶硅薄膜籽晶层;然后以ZMR将制备的多晶硅薄膜区融、进行再结晶,制备了SSP隔离层上多晶硅薄膜,并制备了多晶硅薄膜电池。研究结果表明:ZMR对籽晶层的区融、结晶效果比较理想,晶粒尺寸增大到厘米级长、毫米级宽;经过晶硅薄膜沉积后,开口隔离层的孔洞未完全被多晶硅薄膜层覆盖住;制备的电池的光特性参数Voc、Isc、FF都比较低,电池的最高转换效率为3.83%;指出了改进的工艺措施。     

MIS反型层太阳电池栅电极间距的研究

根据计算得出的ＭＩＳ／ＩＬ ｐ－Ｓｉ太阳电池的表面面电阻与固定正电荷、界面态间的关系，分析了太阳电池栅间距的尺寸范围，并实测了该电池的固定正电荷密度、界面态密度和表面面电阻及电极栅间距对其性能的影响。     

太阳电池用直拉硅单晶中碳对氧沉淀的作用

主要通过单步退火、二步退火的方法，借助于红外光谱仪，研究了太阳电池用直拉硅单晶中碳对氧沉淀的作用，发现碳在单步退火过程中不参与氧沉淀；经过预处理的太阳电池用硅单晶尾部（高碳区）样片在950℃和1050℃第二步退火时碳参与了氧沉淀的长大。二步退火过程中尾部（高碳区）样片产生的氧沉淀较头部（低碳区）多（除了850℃以外），由此可以推断原生碳含量越高，就越能促进氧沉淀。