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.     

低压气相辅助溶液法制备无铅铋基钙钛矿太阳电池的研究

采用低压气相辅助溶液法制备MA3Bi2I9钙钛矿太阳电池,制备了晶粒大小为300 nm,表面致密且粗糙低的MA3Bi2I9钙钛矿薄膜,其吸收边位置在598 nm,光学吸收带隙为2.07 eV.还通过对一步溶液法、两步溶液法和低压气相辅助溶液法3种方法制备的MA3Bi2I9钙钛矿太阳电池进行对比发现,与其他2种方法制备的...     

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。     

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%。     

高效柔性钙钛矿太阳电池研究

对柔性钙钛矿太阳电池(FPSCs)成膜工艺进行研究,针对在柔性基底上沉积薄膜不均匀、较多缺陷、内部应力等问题,分析其形成原因和影响因素。选择PET/ITO作为柔性基底,SnO₂作为电子传输层,加入KCl进行调控,KCl的加入可增加电子传输层与柔性导电基底的亲和性,从而获得致密且缺陷较少的膜层。通过优选钙钛矿前驱体各组分配比,加入MACl作为添加剂调控结晶过程,并在钙钛矿表面设计PEAI钝化层钝化界面,获得高质量的钙钛矿结晶和致密表面,并使电池的柔韧性能得到提升。在适宜的环境下,制备认证效率达到23.14%的柔性钙钛矿太阳电池,其在弯折10000次后仍能保持80.48%的初始光电转换效率。     

氧化钼在半透明双面钙钛矿太阳电池中的应用

研究双面钙钛矿太阳电池正极窗口叠层MoO3/ITO(氧化钼/掺锡氧化铟),通过蒸镀法沉积制备具有不同厚度的氧化钼(MoO3)缓冲层.结合PV Lighthouse模拟计算,系统分析MoO3缓冲层对太阳电池光电性能的影响.得益于电子传输层的宽禁带和MoO3/ITO的减反效果,当光从玻璃衬底(SnO2电子传输层)一侧入射时...     

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。     

乙酸钾修饰界面用于高效稳定的钙钛矿太阳电池

使用乙酸钾(KAc)修饰电子传输层,正置结构的SnO₂/perovskite界面使用其具有的羧基和碱金属阳离子调节能级。研究发现,KAc薄膜的引入会对钙钛矿薄膜产生一定的表面陷阱钝化作用,表现出非辐射复合的减少以及体内和界面电荷复合的抑制。此外,调节钙钛矿晶体的生长,产生晶粒尺寸从450 nm增至600 nm且无针孔的钙钛矿薄膜,缺陷密度显著降低。结果表明,通过使用KAc来修饰电子传输层,可明显减少SnO₂电子传输层的缺陷及能级差;优化后的太阳电池效率提高7.63%,量子效率(IPCE)从87.3%增大到90.1%。     

碘三离子后处理对钙钛矿太阳电池的影响研究

采用碘三离子(I₃^-)作为提升钙钛矿太阳电池性能的界面修饰材料,对钙钛矿体相及上层空穴传输材料的接触界面进行修饰和改性,钝化光活性层上表面缺陷,以优化光电转换器件的转换效率。由反溶剂法和后处理的形式,制备平面异质结电池,运用该界面钝化策略改善后的器件效率达到18.9%,且电池的稳定性也得到增强,600 h后仅有5%的性能衰减。通过物相和光电性质等表征与测试,系统地研究电池的形貌及性能参数,探究不同浓度的I₃^-对器件性能的影响作用和机理。研究发现,该缺陷钝化策略对钙钛矿膜层进行处理后,能有效改善钙钛矿材料的结晶性,减少其表面陷阱态缺陷,降低钙钛矿与空穴传输层的载流子界面传输势垒,且I₃^-与钙钛矿能形成钝化层,起到隔绝水氧的作用,使其稳定性得到改善。     

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%。     

无机钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池是一种新兴的全固态平面型太阳能电池,从2009年第一次出现到现在发展迅速。据报道,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超过24%,全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率也超过17%。相比于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池,无机钙钛矿材料由于热稳定性好而成为钙钛矿太阳能电池研究领域的热点之一。本文主要综述了全无机钙钛矿太阳能电池的基本知识及最新的研究成果,尤其是提高全无机钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性方面的成果,对钙钛矿薄膜层的改进、电子传输层及空穴传输层优化方面的成果作了详细的介绍和评述。     

基于不同类型全无机钙钛矿材料的太阳能电池研究

随着新型光伏电池的发展,卤族钙钛矿太阳能电池备受关注,其中全无机钙钛矿材料因其良好的热稳定性、高吸光系数、带隙可调、制备工艺简单等优点,在光电和光伏器件领域具有良好的应用前景,基于全无机钙钛矿太阳能电池的最高效率达到了20.4％.本文总结了基于ABX3、A2BX6、A2B1+B3+X6以及类钙钛矿材料等全无机钙钛矿太阳...     

空气中制备NiOx基钙钛矿太阳能电池和光电探测器

钙钛矿材料可通过溶液法制备,但也易受溶剂氛围影响,导致膜的质量和可重复性降低。开发空气中高质量钙钛矿膜的制备工艺,可以大幅降低成本和提升钙钛矿材料的应用价值。深入研究空气中水汽对中间相和成膜过程的影响,有助于指导空气中的制备工艺参数。有水存在时,PbI₂-DMSO中间相上的DMSO更容易脱去,导致由配位更多DMSO的中间相向配位更少DMSO的中间相转变;同时,有水存在时更容易生成大尺寸的MA₂Pb₃I₈?2DMSO中间相,不利于形成致密的钙钛矿膜。本文主要简述在空气中分别采用“预成核”法和“气-液-固”法制备高质量钙钛矿薄膜,用于钙钛矿太阳能电池和窄带光电探测器。     

红外灯辅助喷雾热解法制备可控锑掺杂氧化锡透明热反射薄膜

本文以乙二醇为溶剂及配位剂,以冰乙酸为酸性催化剂,采用溶胶−凝胶法制备均一稳定的具有不同锑掺杂浓度的二氧化锡（SnO2）溶胶,再通过红外灯辅助喷雾热解法制备性能优异的可控锑掺杂SnO2薄膜,并对薄膜微结构、光电性能进行表征。结果表明：薄膜以四方金红石结构存在,结晶完全;方阻值随锑掺杂浓度和成膜厚度的增加而降低;薄膜在可见光区的平均透过率可达79%左右,且在中远红外光区的平均反射率可达80%左右。此外,通过改变锑掺杂浓度和成膜厚度,能够有效地调节薄膜的红外反射率与反射起点波长,从而满足不同气候条件对热反射和热发射的不同要求。     

一种光伏电池最大输出功率的预测方法

光伏电池输出功率受温度和光强影响,且影响程度具有非线性特征。采用建立二维表的方式来预测光伏电池最大输出功率。该方法将预测功率转化为预测温度和光强,并根据温度和光强预测结果查表得到光伏电池最大输出功率。算例表明,文中所提出的方法能够较为准确地预测光伏电池最大输出功率。     

钙钛矿敏化太阳电池制备工艺的优化研究

近年来,有机金属卤化物钙钛矿太阳电池因制备条件温和、光吸收强、能耗低、光电转化效率高等优点成为备受瞩目的研究热点。本文采用一步法制备钙钛矿材料甲胺碘化铅（CH3NH3PbI3）,并以廉价的聚（3-己基噻吩） （P3HT）为空穴传输材料在大气环境下制备钙钛矿敏化太阳电池。其中,通过调控TiO2浆料与松油醇、乙基纤维素的配比,分别制备具有250 nm、600 nm和1 000 nm三种不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并系统考察钙钛矿前驱体溶液旋涂量对敏化电极结构形貌及光吸收性能的影响。太阳电池光电特性测试结果表明：当TiO2多孔层厚度为600 nm、钙钛矿前驱体溶液的旋涂量为40 μl时,CH3NH3PbI3能够较为完全地覆盖在多孔TiO2的表面,且钙钛矿材料的晶粒尺寸合适,TiO2孔道结构未被堵塞,有利于空穴导体的填充以及空穴的转移与传输,优化后的太阳电池光电转化效率达到5.17%。     

ITO Etched by Photolithography Used in the Fabrication of Flexible Organic Solar Cells with PET Substrates

In this study, the authors have shown the power conversion efficiency of flexible organic solar cells. The structure of the device is PET/ITO/PEDOT： PSS/P3HT： PCBM/AI. P3HT （poly-3-hexylthiophene）. It was used as an electron donor, PCBM （[6, 6]-phenyl C6 l-butyric acid methyl ester） as an electron acceptor and PEDOT： PSS used as a HIL （hole injection layer）. These materials were deposited by spin coating method on the flexible substrates. Photolithography method is used to etch ITO. The electrical parameters of the fabricated cells were investigated by means of J （V）, FF （fill factor）, the efficiency （r/）, photocurrent and IPCE measurement. It was observed that 45% of the absorbed photons are converted into current. The results obtained using etching technology by photolithography is better than that obtained in the clean room.     

光伏太阳能在变电站直流系统的应用

针对变电站直流系统的特点,论述了光伏太阳能系统如何应用在变电站直流系统。并给出了如何选择太阳能光伏电池,如何组建光伏太阳能系统,如何设置控制策略等具体技术方案。     

天然染料敏化太阳能电池性能模拟研究

基于电子传输的扩散理论建立了染料敏化太阳能电池（DSSC）的连续性方程,并在扩散方程的基础上,将单一天然染料及混合天然染料的吸收光谱参数引入连续性方程中,对模拟得到的天然染料的伏安特性曲线进行分析与评价,得到了高效率的天然染料及最优天然染料组合。本研究对天然染料敏化太阳能电池的应用与技术发展具有一定的指导意义。     

染料敏化太阳能电池电子传输的数值模拟研究

基于电子传输的扩散理论建立了染料敏化太阳能电池(DSSC)的连续性方程,使用适合于二氧化钛(TiO₂)作为光阳极的内部参数,对DSSC电子注入和传输的内在机理进行研究。分别考查温度、TiO₂膜厚、电子寿命、电子扩散系数、光照强度、吸收系数等因素对DSSC光电性能的影响,为DSSC性能的改进及光电转换效率的提高提供理论指导。