钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)近几年迅速发展,截至目前,其能量转换效率已经超过23%,这可能使光伏产业发生革命性的变化。基于最新的研究进展,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作机理,简要综述了空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳能电池中的应用。最后,指出了钙钛矿太阳能电池目前存在的一些问题及未来的研究方向。     

F3EACl修饰层对钙钛矿太阳能电池性能提升的研究

一般来说,钙钛矿表面的陷阱和晶界(GBs)对钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能和长期稳定性非常不利。本研究用一种含有F原子的三氟乙胺盐酸盐(F₃EACl)作为改性层,沉积在钙钛矿(PVSK)层和空穴传输层(HTL)之间,以钝化钙钛矿表面上的陷阱和GBs。通过对F₃EACl修饰后钙钛矿薄膜结晶性、钙钛矿薄膜形貌、钙钛矿薄膜光物理性质以及电池光伏性能的研究发现,F₃EACl与钙钛矿形成的N—H···F氢键作用以及F₃EA⁺和钙钛矿中的I-之间的相互作用能够钝化钙钛矿表面的缺陷,从而提高器件的性能和稳定性。此外,F₃EACl改性层还可以调节钙钛矿层与HTL之间的能级分布,进而提高空穴的提取效率。结果显示,F₃EACl修饰后的PSCs的能量转换效率(PCE)从19.15%提高到22.45%。这表明F₃EACl是一种用来钝化钙钛矿陷阱比较好的材料,可提升PSCs的性能和稳定性。     

基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型薄膜太阳能电池异军突起.自2009年日本学者首次将卤素铅钙钛矿材料应用于染料敏化电池获得3.8％的光电转化效率,至2020年香港城市大学将其记录刷新至25.5％,这种发展速度是其他太阳能电池不可比拟的.目前高效率电池中都含铅、以及钙钛矿材料在湿热条件和空气中的不稳定性,这些限制了钙...     

综述与展望新型钙钛矿太阳能电池研究进展及面临的问题

能源是当今世界面临的巨大难题,石油矿产等资源的不断大量消耗,太阳能作为清洁能源有望得到更多的应用。利用太阳能最主要的方式是用太阳能电池进行光电转化,其中,新型太阳能电池优点很多,清洁、制造成本低、效率高、便于投入应用,已经成为光伏领域的研究热点。简要介绍太阳能电池发展过程,侧重于论述相应的市场行情及面临的问题。主要讨论钙钛矿太阳能电池的研究现状以及研究中面临的问题。     

钙钛矿太阳能电池SnO2电子传输层水热改性研究

以去离子水为溶剂对钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells, PSCs)中SnO2电子传输层(Electron transport layer, ETLs)进行水热改性,研究了水热温度及水热时间对SnO2 ETIs和电池性能的影响。通过SEM、AFM、润湿角、UV-vis、J-V、IPCE对样品的...     

D4TBP钝化层制备工艺对MAPbI3太阳能电池性能的影响

D-4-叔丁基苯丙铵酸(D₄TBP)因为铵基、羧基及4-叔丁基苯基官能团能系统钝化钙钛矿多晶薄膜中卤素阴离子、金属阳离子等众多缺陷,有效钝化钙钛矿薄膜的表面及晶界处的缺陷,是钙钛矿晶界缺陷的良好钝化剂。本论文研究了D₄TBP钝化薄膜制备工艺对器件光伏性能的影响。结果表明,D₄TBP的溶液配制对器件性能有较明显影响,其中异丙醇相较于仲丁醇和氯苯能更充分溶解D₄TBP,其器件表现出较好光伏性能;D₄TBP成膜后,其材料也会因为加热烘烤发生变质,从而影响器件光伏性能。最终本论文经过探索溶剂和烘烤方式后较好实现了D₄TBP薄膜对钙钛矿缺陷的钝化作用,将基于MAPb I₃的太阳能电池的能量转换效率由11.15%提升到18.90%。     

基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

以n-i-p平面型钙钛矿太阳能为标准器件[FTO/SnO2/Cs0.05(FA0.8MA0.15)Pb(I0.85Br0.15)3/Spiro-OMeTAD/Au],利用有机富勒烯材料PCBM,在电子传输层和钙钛矿层之间形成超薄钝化层,以抑制空穴在ETL与钙钛矿层间的背向传输,并通过减少界面处电荷的积累,使电子和空穴传...     

柔性钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

采用钛箔作为衬底,原位生长二氧化钛薄膜,然后制备有机钙钛矿吸收层及固态空穴传输层,组装成太阳能电池。通过电压-电流曲线测试,结果表明,这种钙钛矿太阳能电池的光生电压达到0.8 V、光生电流达到16 mA/cm²、光电转化效率为10.2%。进一步对电池进行弯折试验,弯折20次后,光电转化效率能达到初始值的85%,表现出良好的柔性特征。     

碘化铅钙钛矿太阳能电池综合实验教学研究

以碘化铅钙钛矿太阳能电池制作和光电性能评价为教学内容,进行太阳能电池综合实验课程建设。实验利用多种成膜方法制备氧化锌薄膜、钙钛矿薄膜、空穴传输层薄膜和金电极,最终组装成太阳能电池器件并研究碘化铅浓度对器件光电性能的影响。该综合实验项目将材料制备、材料物理性能、器件评价等理论知识串成知识链并以实验的形式体现。通过该综合实验的训练,构建学生的知识网络,并进一步提高学生的实践能力和思考解决问题的能力。     

钙钛矿太阳能电池性能研究新进展

正2015年11月2日,日本物质材料研究机构(NIMS)对外宣布,他们对钙钛矿太阳能电池的性能研究取得了新的进展。样品的转换效率提高到16%左右,同时单元(发电元件)面积则达1 cm2以上。研究小组将电子提取层和空穴提取层所用的有机材料替换为无机材料,从而提高了电阻率。同时     

TiO2:Eu3+增效层对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响

通过Eu3+掺杂TiO2制备TiO2:Eu3+增效层,采用XRD、SEM、UV-Vis对TiO2:Eu3+增效层进行表征,并对T iO2:Eu3+钙钛矿太阳能电池的光电性能进行分析.结果表明,将T iO2:Eu3+增效层引入钙钛矿太阳能电池,有效提升了电池的短路电流和开路电压,T iO2:Eu3+钙钛矿太阳能电池具有较...     

钙钛矿薄膜在光伏及发光方面的研究

近年来,钙钛矿薄膜在光伏领域的应用取得了明显的进步,这主要是由于钙钛矿所具有的载流子迁移率高、扩散长度长、发光峰较窄等特性,此外低廉的成本也是钙钛矿薄膜材料广泛应用的原因之一.因此,主要阐述了MAPbI3钙钛矿薄膜材料在太阳能薄膜中的应用,重点探究了稀土元素掺杂对于薄膜材料光致发光性能的影响,以及介绍了离子添加改善LE...     

锡掺杂溴铅铯钙钛矿纳米晶的合成、结构及发光性能

为了降低CsPbBr₃钙钛矿纳米晶的Pb²⁺毒性,同时优化Sn²⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能,采用热注入法合成了Sn²⁺掺杂的Cs Pb_1-xSn_x Br₃纳米晶(x=0.1、0.2、0.3、0.4和0.5),使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光光谱仪(PL)对所合成纳米晶的物相结构、微观形貌及发光性能进行表征。结果表明,纳米晶中掺杂的Sn元素以Sn²⁺和Sn⁴⁺形式存在,且含有Pb²⁺阳离子空位,当x=0.3时,Sn元素实际掺杂物质的量分数高达43.91%。x=0.1～0.4时,纳米晶为纯单斜相钙钛矿结构,尺寸约16～20 nm,立方块形貌较均匀。Sn²⁺掺杂调控了Cs Pb_1-xSn_x Br₃纳米晶的...     

导电玻璃对纳米二氧化钛薄膜太阳能电池性能的影响

在3种导电玻璃基材上烧结制备一层纳米TiO2薄膜,并用它们各自组装成N3染料敏化太阳能电池.用紫外可见光仪、场发射扫描电镜及四探针仪研究了导电玻璃的透光率和导电性能对染料敏化太阳能电池电流、电压输出性能的影响.结果表明:在100mW/cm2模拟太阳光强照射下,导电玻璃的面电阻减小时,光电池的短路电流会迅速增加,开路电压基本不变.导致这种现象的主要原因是导电玻璃上导电层的面电阻减小会使太阳能电池的内阻下降.由于太阳能电池的开路电压与短路电流的对数成正比.当导电玻璃的透光率大于80%时,导电玻璃的透光率对太阳光电池的电流电压输出性能基本没有影响.     

柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展

钙钛矿太阳能电池是近年来太阳能电池领域的一颗新星,在不到7a的时间里,其效率从3.8%飞速地提高到了22%。由于钙钛矿材料本身可以低温制备,因此具有质量轻、可弯曲、适用性广等特点的柔性钙钛矿电池,受到人们的广泛关注。现针对柔性钙钛矿电池,分为n-i-p和p-i-n两种电池结构,分别介绍了对应的主要研究方向与目前的研究进展,并对其进行评述。最后,指出了关于柔性钙钛矿太阳能电池领域的主要问题与挑战,并对未来进行了展望。     

微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

钙钛矿电池氧化镍空穴传输层制备及优化综述

近年,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率不断的刷新纪录,目前认证效率已经达到25.7%。因其优良特性众多,越来越受到人们的青睐,源源不断的人力、物力投入到相关研究当中,钙钛矿太阳能电池的巨大魅力也逐渐展现在人们面前。本文详细介绍了钙钛矿太阳能电池的发展,重点阐述了空穴传输层在大面积柔性器件制备过程中起的关键作用,总结了氧化镍空穴传输层的制备方法,最后分析了目前大面积柔性钙钛矿太阳能电池产业化面临的挑战,并提出了解决技术瓶颈的合理化建议,希望对研究者有所裨益。     

TiO_2形状对染料敏化太阳能电池性能的影响

第三代太阳能电池,即染料敏化太阳能电池(DSSCs)是由纳米多孔半导体薄膜(如TiO2)、有机染料敏化剂、氧化还原电解质(如I3-/I-)、对电极和导电基底等几部分构成。不同的TiO2的形状及构造对电池性能有着很大的影响。     

太阳能电池研究现状

随着工业的发展以及能源需求量的不断攀升,传统化石能源资源已不能满足人类社会的要求。太阳能具有极大的应用潜力,而探索太阳能材料非常重要。本文调研了太阳能电池材料的发展、太阳能电池现阶段状况、太阳能电池的商业化发展趋势。