PbI2掺杂对CH3NH3PbI3光电性能的影响

采用溶液生成法制备了有机铅卤化钙钛矿(CH3 NH3PbI3)晶体粉末,并以过量的PbI2对其进行掺杂,采用X射线衍射谱(XRD)技术研究了掺杂前后样品的晶体结构变化.表面光电压谱(SPS)和相位谱(PS)显示掺杂前后的CH3 NH3 PbI3均为p型半导体,但后者有更强的光伏响应.场诱导表面光电压谱(FISPS)表明:当加正电场时,掺杂前后的CH3NH3PbI3均表现为p型半导体的载流子特性,当加负偏压时掺杂后的CH3NH3PbI3易形成反型层,出现光伏反转,且外加负偏压越大,光伏反转区域越大,表现出双极导电特性.     

CH3NH3PbI3/p-Si异质结的光电特性研究

利用一步溶液法在p型Si衬底上生长有机/无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜,构成CH3NH3PbI3/p-Si异质结。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌和结构进行表征,通过无光照和有光照条件下的电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)测试对异质结的光电特性进行研究。I-V测试结果显示CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有整流特性,正反偏压为±5V时,整流比大于70,并在此异质结上观察到了光电转换现象,开路电压为10mV,短路电流为0.16uA。C-V测试结果显示Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有与MIS(金属-绝缘层-半导体)结构相似的C-V特性曲线,与理想MIS的C-V特性曲线相比,异质结的C-V曲线整体沿电压轴向正电压方向平移。C-V特性曲线的这种平移表明Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结界面存在界面缺陷,CH3NH3PbI3层也可能存在固定电荷。这种界面缺陷是导致CH3NH3PbI3/p-Si异质结开路电压的大幅度降低的重要原因。此外,CH3NH3PbI3薄膜的C-V测试结果显示其具有介电非线性特性,其介电常数约为4.64。     

P3HT为空穴传输层的碳基钙钛矿太阳电池

碳电极具有成本低、印刷方便、可有效隔离水氧等优点,因此有望利用碳电极材料实现低成本、高稳定性的钙钛矿太阳电池。无空穴传输层的传统碳基钙钛矿太阳电池面临着空穴提取率低、电子逆向传输,钙钛矿和碳电极界面的载流子复合等问题。文章引入聚(3-己基噻吩)(P3HT)作为器件的空穴传输层,使碳基钙钛矿太阳电池ITO/SnO₂/MAPbI₃/P3HT/Carbon的光伏性能得到了显著改善:器件的光电转化效率从11.16% 提高到13.37%。在氮气环境下,连续光照1000h,太阳电池的光电转化效率可保持初始值的87%,而传统器件在光照500h后,其光电转化效率已下降至初始值的60%。     

溶剂热处理法制备的钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜的微观形貌与电池性能的研究

近年来研究表明,通过增大晶粒尺寸和减少晶界数量可以有效减小钙钛矿太阳能电池的漏电流和增大并联电阻,极大地增加其能量转化效率。溶剂热处理工艺是一种利用溶解再结晶的原理增大薄膜晶粒的实用工艺,可用于制备大晶粒高质量的多晶薄膜。本文制备了不同溶剂热处理时长的旋涂制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜,利用SEM和XRD分析了其形貌和晶体结构的变化,探索了薄膜晶粒形貌与电池性能的对应关系,应用优化后的溶剂热处理工艺成功制备出大晶粒、高性能的钙钛矿薄膜。实验表明,溶剂热处理法制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜平均晶粒尺寸接近3μm,较普通热处理方法制备的薄膜晶粒尺寸(约300 nm)有显著增大。     

PbI2对钙钛矿薄膜及太阳电池性能的影响

碘化铅(PbI₂)是两步法制备钙钛矿薄膜最常使用的金属卤化物前驱体,精确控制PbI₂在钙钛矿薄膜中的含量和空间分布以及优化PbI₂薄膜的形貌结构对于制备高效稳定的太阳电池具有重要意义。探索了PbI₂的浓度和退火方式对钙钛矿薄膜及太阳电池性能的影响。研究发现,PbI₂溶液的浓度不仅决定钙钛矿薄膜中PbI₂的含量,也影响钙钛矿的晶粒尺寸、取向及光学吸收等性质,从而导致器件性能的改变,当钙钛矿薄膜表面分布约45%的PbI₂时器件性能更佳。此外,PbI₂的形貌、结晶性和孔隙度受退火方式的影响显著,与溶剂退火相比,通过短暂的1 min热退火制备的PbI₂薄膜更有利于减少钙钛矿表界面缺陷,提升器件的开路电压,最终使器件的基础光电转换效率(PCE)可以提升至20.89%。上述研究结果有助于进一步优化钙钛矿太阳电池制备工艺,提升器件性能。     

钙钛矿太阳电池CsPbI3的相稳定性研究进展

对全无机CsPbI3钙钛矿材料在光伏电池、发光二极管等光电器件领域的优势以及目前室温下钙钛矿相CsPbI3存在的相不稳定性问题进行了简单的阐述,重点从相不稳定的原理性分析和外部影响因素入手,包括理论分析、结构特性、温度和湿度这四个方面系统分析了 CsPbI3钙钛矿相极易转变为非钙钛矿相的原因,并结合CsPbI3钙钛矿的...     

有机卤化物盐对钙钛矿太阳电池器件性能的影响

有机无机杂化钙钛矿已被证明是优良的光吸收材料,可用于高效率光伏领域。增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和对晶界缺陷的钝化是提高太阳电池性能的重要途径。文章报道了一种简单的缺陷钝化技术,将有机卤化物盐BAI引入钙钛矿的混合阳离子中,以起到增大晶粒和钝化缺陷的作用,使钙钛矿太阳电池的光电转换效率从19.46%提升至21.56%。这种效率的提升是在不损失短路电流和填充因子的情况下,开路电压从1.04V提高到1.11V的结果。这种提升钙钛矿型太阳电池开路电压的方法,为进一步提高钙钛矿型太阳电池的光电性能提供了新的途径。     

CH3 CSNH2/NH4 OH钝化GaInAsSb/GaSb PIN红外探测器

引入一种新的低毒化合物CH3CSNH2/NH 4OH对GaInAsSb化合物探测器的表面进行了钝化处理,可使其暗电流降低一个数量级,动态电阻增大25倍多,且钝化83天后保持良好的钝化效果,取得了与(NH4)2S溶液一样理想的钝化效果.并采用AES和XPS对钝化前后的GaInAsSb材料进行了分析.     

CH3CSNH2/NH4OH钝化GaInAsSb/GaSb PIN红外探测器

引入一种新的低毒化合物CH3CSNH2/NH4OH对 GaInAsSb化合物探测器的表面进行了钝化处理，可使其暗电流降低一个数量级，动态电阻增大25倍多，且钝化83天后保持良好的钝化效果，取得了与（NH4)2S溶液一样理想的钝化效果. 并采用AES和XPS对钝化前后的GaInAsSb材料进行了分析.     

空气环境中不同反溶剂对CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳电池光电性能的影响研究

在一步溶液法制备钙钛矿薄膜的工艺中,溶剂环境是决定薄膜质量的关键因素。本文以全空气环境中,甲苯、氯苯、乙醚、乙酸乙酯这四种常见的反溶剂为研究对象,重点比较研究了不同反溶剂对钙钛矿多晶薄膜的结晶性、形貌、覆盖率以及器件光电转换效率的影响。研究表明:在相对湿度(RH)高达70%的环境下,相较于其他三种反溶剂,乙酸乙酯不仅能控制钙钛矿薄膜的结晶速率,还表现出优异的抗湿性,因此钙钛矿电池的效率达到17.8%,明显优于使用其他反溶剂。     

TiO2表面预处理对钙钛矿太阳电池性能的影响

采用一步法制作了基于 n-i-p结构的钙钛矿太阳电池。为了提高钙钛矿活性层以及TiO₂与钙钛矿活性层接触面的质量,用 MAI、MABr和PbI₂溶液对TiO₂层进行预处理,研究了预处理对电池性能的影响。结果显示对TiO₂进行预处理能够改善钙钛矿活性层薄膜的质量并提升钙钛矿太阳电池的性能。通过溶液预处理,太阳电池的能量转换效率和器件稳定性有显著提高,同时滞后效应明显减弱。     

钙钛矿太阳电池用NiO/石墨烯复合空穴传输材料北大核心

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池（PSC）因其效率高、成本低及制备工艺简单等优点而得到广泛的关注。采用无机材料替代有机空穴传输材料可以进一步降低电池成本,拓宽钙钛矿太阳电池空穴传输材料的选择范围。采用水热合成法制备了NiO/石墨烯复合材料前驱体,经过高温处理,得到NiO/石墨烯复合材料,并将其应用于钙钛矿太阳电池空穴传输层。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热重分析仪-差式扫描量热仪（TGA-DSC）等手段表征了复合材料组分及微观结构。同时,探索了复合材料质量浓度和制膜工艺对空穴传输层性能的影响。研究结果表明,当复合材料的氯苯溶液质量浓度为1.25 mg/mL时,采用喷涂工艺制膜得到的空穴传输层具有最优的性能,其相应钙钛矿太阳电池的光电转化效率为1.44%。NiO/石墨烯复合材料在钙钛矿太阳电池中表现出优于NiO和石墨烯的性能,体现了NiO和石墨烯在复合材料空穴输运过程中的协同作用。     

梯度掺杂提升无空穴传输层CsSnI3电池性能研究

为了探索高效无毒的钙钛矿太阳能电池,以太阳能电池模拟软件SCAPS-1D为工具,研究基于梯度掺杂CsSnI3吸收层的无空穴传输层太阳能电池。首先研究均匀CsSnI3吸收层的电池,在其基础上提出梯度掺杂吸收层的电池,并对吸收层掺杂梯度、平均掺杂浓度和缺陷水平进行分析和优化,最后研究了吸收层子层数的影响。研究发现梯度掺杂能够产生附加电场,可以显著提升电池转换效率。对于吸收层厚度为1 000 nm的电池,通过梯度掺杂优化可以将最大转换效率从22.28%提升到25.04%。即使梯度掺杂的子层数只有两层,也能取得理想的提升效果。     

Cs+掺杂MAPbI3薄膜的能级调控及其光电性能

相比于MAPbI3、FAPbI3等纯有机阳离子钙钛矿太阳电池(PSC),有机无机混合阳离子PSC因同时具有良好的光电性能和稳定性而广受关注.通过形貌控制和能级调节策略来优化MAPbI3薄膜质量并将其作为PSC光活性层.采用溶剂法将Cs+掺杂到MAPbI3前驱体溶液中合成CsxMA1-xPbI3(z为0～20％)有机无机...     

CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜阵列光电探测器

将光电性能优异、可通过低温溶液法制备的卤化物钙钛矿制成阵列型光电探测器,必将推动其在成像、光通信等领域中的应用。然而,卤化物钙钛矿易被常规溶剂(包括显影液)溶解,导致其与光刻工艺不兼容。自组装单分子疏水层结合光刻工艺的亲水-疏水图形基底制备方法能解决制备过程中极性溶剂与钙钛矿材料不兼容的问题,通过简单的旋涂(极性钙钛矿前驱体溶液仅在亲水图形区域浸润)、低温退火,可以快速获得钙钛矿阵列。CH₃NH₃PbI₃薄膜阵列光电探测器具有良好的光电性能, 530 nm光辐照下探测率为4.7×10¹¹ Jones,响应度为0.055 A/W。这项工作为制备图案可控的钙钛矿薄膜阵列光电探测器提供了一种简单而有效的策略。     

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%。     

射频磁控溅射ITO薄膜对TOPCon太阳电池光电性能的影响

通过射频(RF)磁控溅射分别在光学玻璃基底上和多晶硅薄膜层上沉积了氧化铟锡(ITO)薄膜,采用Hall效应测试仪测试了ITO薄膜的电阻率和载流子浓度等参数,研究溅射功率和溅射时间等参数对ITO薄膜的光电特性影响.测试多晶Si对称结构沉积ITO薄膜前后及退火后的隐开路电压和反向饱和电流密度等参数,研究ITO薄膜对n型晶硅...     

PEALD制备的Al2O3薄膜在n-TOPCon太阳电池上的钝化性能

对采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)法制备的Al2O3薄膜在n型单晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池正表面的钝化性能进行了研究.采用少数载流子寿命、X射线电子能谱(XPS)及J-V特性的测试分析,重点研究了 Al2O3沉积温度、薄膜厚度及薄膜形成后不同退火条件对钝化性能的影响,实现了低表面复合速率、良好钝化效果的产业化制备的Al2O3薄膜工艺.研究结果表明,在沉积温度为150℃、膜厚为5 nm、退火温度为450℃时,测试计算得出薄膜中O和Al的原子数之比为2.08,电池发射极正表面复合速率较低,达到了Al2O3钝化的最优效果,并且分析了 Al2O3薄膜的化学态和形成机理.利用其Al2O3薄膜工艺制备的n型单晶硅TOPCon太阳电池开路电压提升了 8 mV,电池的平均光电转换效率达到了 23.30％.