隨著世界能源問題日益嚴(yán)峻,太陽能電池得到了廣泛的關(guān)注,尋求一種綠色、高效率、低成本的太陽能電池成為熱點(diǎn)。近些年發(fā)展較好的太陽能電池包括聚合物太陽能電池和鈣鈦礦電池等。聚合物太陽能電池制備工藝簡單、成本低、可用于卷對(duì)卷大面積制備;鈣鈦礦電池效率不斷攀升,而且成本低,使其成為最具有商業(yè)價(jià)值的太陽能電池之一。雖然以上兩種太陽能電池發(fā)展迅猛,但是都存在阻礙他們商業(yè)化的缺點(diǎn):聚合物電池有載流子遷移率低以及電池穩(wěn)定性差等問題亟待解決;鈣鈦礦電池材料不穩(wěn)定以及電池壽命短的問題不容忽視。金屬硫化物由于具有合適的能帶結(jié)構(gòu),較高的介電常數(shù)以及優(yōu)異的電子傳輸性能被廣泛地應(yīng)用到以上兩種電池中。真空蒸發(fā)法、近空間升華法、分子束外延法等是常用的制備金屬硫化物薄膜的方法,但是這些方法對(duì)設(shè)備或者實(shí)驗(yàn)條件要求較高。所以現(xiàn)在硫化物材料所面臨的問題是,需要尋求一個(gè)成本低、環(huán)境友好而且操作簡單的制備方法。本文中主要使用熱分解黃原酸配合物法和低溫溶液法兩種溶液法化學(xué),相較于常用的制備方法,熱分解黃原酸配合物得到的金屬硫化晶體尺寸更小、膜更為致密、成本低、操作簡單并且可大面積制備,而低溫溶液法制備納米金屬硫化物成本低,綠色易操作... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各類型太陽能電池效率發(fā)展圖[16]

溶液化學(xué)法制備硫化物納米材料用于太陽能電池的研究-4-圖1.2地球元素含量表1.2.3新型太陽能電池現(xiàn)代社會(huì)追求綠色、高效而且成本低的太陽能電池，新型太陽能電池就是基于此理念所研發(fā)出的一類電池。新型電池主要包括一些新材料或者是新結(jié)構(gòu)的太陽能電池：染料敏化、量子點(diǎn)、鈣鈦礦和有機(jī)聚合物電池。染料敏化電池具有材料豐富、合成較簡單等優(yōu)勢(shì)，但是大多數(shù)的染料敏化電池中的液態(tài)電解質(zhì)使電池電極容易出現(xiàn)電極腐蝕、電解質(zhì)的泄露等問題，致使電池的穩(wěn)定性大大降低[22-25]。鈣鈦礦電池的問世起源于染料敏化電池的發(fā)展，不同的是，鈣鈦礦電池的吸光層是鈣鈦礦型有機(jī)-無機(jī)材料，代替了染料敏化電池的染料分子[26]，這相對(duì)比于染料敏化電池也是一種巨大的進(jìn)步。除此之外，鈣鈦礦材料具有帶隙低、吸光系數(shù)高和光譜響應(yīng)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。鈣鈦礦電池從2009年Kojima等首次研制獲得3.8%的光電轉(zhuǎn)化效率[27]后，以直線的速度將光電轉(zhuǎn)化效率增長至29.1%[28]，展示出了鈣鈦礦太陽能電池驚人的潛力。平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)和介觀多孔結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦電池的兩種結(jié)構(gòu)（如圖1.3）。平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池是以三明治結(jié)構(gòu)的形式，將p型材料和n型材料分別置于鈣鈦礦吸收層的兩側(cè)，有望在柔性電池和疊層電池方向得到好的發(fā)展。介孔鈣鈦礦太陽能電池是最早而且最廣泛應(yīng)用的鈣鈦礦電池的一種結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，介孔電子傳輸材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)高的表面積可以增加載流子的產(chǎn)生和收集的位點(diǎn)的數(shù)量，從而克服了平面材料的尺寸限制。(2)通過引入這種由大顆粒組成的附加散射層，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的光吸收。(3)作為支架，其均勻且大小可調(diào)的介孔通道有助于調(diào)節(jié)鈣鈦礦晶體的生長，有利于制備良好的鈣鈦礦

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-5-形貌。除了以上兩大類型的結(jié)構(gòu)之外，還有從聚合物電池發(fā)展而來的反型鈣鈦礦電池，它的電子傳輸層和空穴傳輸層與正型相比，互換了位置[29-31]。圖1.3(a)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池(b)介觀多孔鈣鈦礦太陽能電池平面示意圖有機(jī)聚合物電池具有制備工藝簡單、光譜吸收系數(shù)較大、可用于大面積制備等優(yōu)點(diǎn)，而且它的成本僅有硅基太陽能電池的20%左右[32-34]�，F(xiàn)在常用的結(jié)構(gòu)主要分為兩類：平面異質(zhì)結(jié)和體異質(zhì)結(jié)（如圖1.4）。最早由鄧青云博士用四羧基茈的衍生物和銅酞菁組成平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的太陽能電池[35]，使有機(jī)太陽能電池走上了太陽能電池的舞臺(tái)。之后為了解決有機(jī)太陽能電池吸收層厚度與激子擴(kuò)散長度的矛盾，出現(xiàn)了體異質(zhì)結(jié)太陽能電池。體異質(zhì)結(jié)太陽能電池能夠更有效地收集載流子，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率[36]，本文中第三章便采取了這種結(jié)構(gòu)。但是目前由于有機(jī)聚合物材料遷移率低、體電阻高等缺點(diǎn)，相對(duì)硅基太陽能電池來講效率仍舊不高，穩(wěn)定性問題也有待解決。因此要使它實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有很長的路要走。圖1.4(a)體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池(b)平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池平面示意圖


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