發(fā)布時間：2020-12-25 16:29

　　鈣鈦礦太陽能電池具有廉價高效的優(yōu)異特性,備受光伏研究者關注,短短十年,它的最高轉(zhuǎn)換效率就達到25.2%,與Si基太陽能電池相當。但是,器件穩(wěn)定性不好限制了鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應用。用于該太陽能電池的有機空穴傳輸材料價格昂貴、穩(wěn)定性差。無機空穴傳輸材料具有制備成本低、工藝簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,因此,研發(fā)與鈣鈦礦吸收材料匹配的無機空穴傳輸材料是提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性的重要途徑之一。過去數(shù)年,已經(jīng)有許多研究者對無機傳輸材料做了大量研究,但相應鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率從理論到實驗上鮮有超過20%。本論文通過器件模擬的方法,采用無機空穴傳輸材料取代有機空穴傳輸材料,分別從器件結構和界面修飾兩方面進行優(yōu)化,獲得了高效太陽能電池的器件參數(shù),這將為以后實驗制備提供重要的理論指導,對未來設計高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池具有指導意義。主要研究內(nèi)容和得到的結果如下:（1）設計了CH₃NH₃PbI₃/CsSnI₃全鈣鈦礦異質(zhì)結太陽能電池。器件基本結構為FTO/TiO₂/CH₃

【文章來源】： 段倩倩 重慶理工大學

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種類型的太陽能電池發(fā)展情況

院偷繾喲?淥俾識嫉玫教嶸?３Ｓ玫慕榭撞牧鮮荰iO2，為了增加電子遷移率，TiO2材料需要高溫煅燒，這增加了制備成本。為降低成本，也有研究者提出利用Al2O3、ZnO、ZrO2等材料替代TiO2[9.20-22]。正式平面結構即在介孔結構的基礎上去除介孔材料，直接在基底上成膜，整個過程不需要高溫煅燒，降低了制備成本。由于去除介孔結構，采用簡單的一步法制備的薄膜均勻性較差，會造成大量的漏電流，所以平面結構的器件一般采用兩步法和化學氣相沉積法來制備。沒有骨架支撐材料的影響，平面結構在制備柔性器件方面得到了很好的應用。圖1.2鈣鈦礦太陽能電池結構（a）介觀結構，（b）n-i-p平面結構，（c）p-i-n平面結構反式平面結構是在平面結構的基礎上將電子傳輸層和空穴傳輸層交換位置如圖1.2（c）所示，由于光進入鈣鈦礦層需先經(jīng)過空穴傳輸層，所以應用于反式平面結構的空穴材料需滿足帶隙合適，透光性好、空穴傳輸能力強等特點，常見的有PEDOT:PSS、PTAA、CuI等[18-19]。反式結構的鈣鈦礦太陽能電池采用旋涂法，可直接在基底上旋涂空穴傳輸層，這避免了高溫過程的引入，拓寬了它在柔性器件方面的應用。最近，無電荷傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池也引起了人們的研究興趣。平面結構鈣鈦礦太陽電池可以去掉空穴傳輸層或電子傳輸層，是因為鈣鈦礦材料具有雙極輸運特性，可以傳輸電子和空穴。器件去掉空穴傳輸層或者電子傳輸層后，使器件制備過程變得簡單，同時也降低了制備成本。但是目前無電荷傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池轉(zhuǎn)換效率還比較低[23-25]，因為直接讓鈣鈦礦層與電極接觸，較大的能帶不匹配度限制了電荷的傳輸，所以在未來還需要改進電極與吸收層的能帶結構，來提高無電荷傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的光電性能。

1緒論51.3.2吸收層材料鈣鈦礦太陽能電池吸收層通常采用的是有機-無機雜化鈣鈦礦材料，它不是狹義上的CaTiO3材料，而是指廣義上具有ABX3型結構的化合物，其晶胞結構如圖1.3所示[12.26-27]。其中A主要是有機陽離子或金屬陽離子（如CH3NH3+、NHHN3+、Cs+），B是金屬陽離子（如Pb2+、Sn2+），X是鹵素陰離子（如Cl-、Br-、I-）。吸收層的材料類型和薄膜質(zhì)量對器件轉(zhuǎn)換效率起著決定性作用，有機-無機雜化鈣鈦礦材料因具有制備工藝簡單、光電特性好、帶隙合適、載流子遷移率高等優(yōu)勢而被廣泛應用于新型太陽能電池中[28]。常見的應用于新型太陽能電池的鈣鈦礦材料有CH3NH3PbI3、CH3NH3PbIxBr(1-x)、CsPbI3、FAPbI3、MAxFA（1-x）PbI3等[26-29]。圖1.3鈣鈦礦晶胞結構鈣鈦礦結構的化合物種類繁多，離子半徑大小各不相同，為了定量的描述鈣鈦礦化合物結構穩(wěn)定性，引入了一個參數(shù)容忍因子（t）來衡量，其表達式為[30]：)(2XBXARRRRt式（1-1）RA：A離子半徑大��；RB：B離子半徑大��；RX：X離子半徑大校

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2938010