面對諸如“能源危機”和環(huán)境污染等重要問題,可再生能源的開發(fā)利用已成為當今人類的首要任務(wù)。太陽能作為一種“取之不盡,用之不竭”的清潔能源,一直以來都是科學研究的熱點。而光伏技術(shù)作為一種高效利用太陽能的技術(shù),是解決這些問題最有前景的替代方案。在過去的幾十年間出現(xiàn)了許多光伏技術(shù),而在這眾多的光伏電池中,具有快速增長的能量轉(zhuǎn)換效率（在不足10年內(nèi)從3.8%增加到24.2%）、低成本和可溶液加工制備等優(yōu)點的鈣鈦礦太陽能電池無疑是最有前景的。盡管包括鈣鈦礦的毒性和器件的長期穩(wěn)定性等主要問題仍有待解決,但科學家已經(jīng)開始研究鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化的可行性。鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化需要滿足高效率、低材料成本和簡單的制造工藝等要求。為了滿足這些要求,在保持高效率的同時對鈣鈦礦電池的器件結(jié)構(gòu)進行簡化至關(guān)重要。因此,本論文將主要圍繞鈣鈦礦太陽能電池器件結(jié)構(gòu)的簡化展開研究,主要工作如下:（1）高效無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備可以極大地促進鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化。然而,由于ITO/鈣鈦礦界面處能級的不匹配,直接去除空穴傳輸層通常會導致器件效率顯著降低。為了解決這一問題,我們在ITO表面引入一層4,4’-環(huán)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

NREL認證的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率發(fā)展趨勢圖

圖 1-2 鈣鈦礦材料的基本結(jié)構(gòu)示意圖太陽能電池工作原理太陽能電池由透明導電電極，電子傳輸層，光吸收層構(gòu)成。在理想的情況下，當光從透明電極射入時，光身產(chǎn)生電子-空穴對。由于鈣鈦礦材料的激子束縛能的擴散距離較長(>100 nm)，因此產(chǎn)生的電子-空穴對會和空穴[15,16]。這些自由移動的電子和空穴分別經(jīng)由電，最終被金屬電極或透明電極收集，形成電流回路。往還會出現(xiàn)一些載流子的自身復合過程，主要包括鈣、電子傳輸層的電子與鈣鈦礦層空穴的可逆復合、電層的空穴的復合（鈣鈦礦層不致密的情況）、鈣鈦礦穴的可逆復合這四種情況[17]。圖 1-3 的示意圖給出了工作過程，其中 1-7 分別表示：(1)電子-空穴對的產(chǎn)生的輸運過程；(3)空穴傳輸層對空穴的輸運過程；(4)鈣過程；(5)電子傳輸層的電子與鈣鈦礦層空穴的復合過

圖 1-3 鈣鈦礦太陽能電池工作原理示意圖鈣鈦礦太陽能電池器件基本結(jié)構(gòu)鈦礦太陽能電池根據(jù)有無介孔層可以分為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)，根據(jù)電(ETL)和空穴傳輸層(HTL)的位置可以分為正式結(jié)構(gòu)(n-i-p)和反式結(jié)18-20]。其中應(yīng)用最普遍的鈣鈦礦太陽能電池器件結(jié)構(gòu)有三種，相對應(yīng)的器意圖如圖 1-4 所示[20]。)正式介孔結(jié)構(gòu)：式介孔結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦太陽能電池最早采用的器件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點電子傳輸層和鈣鈦礦層之間加入一層高溫燒結(jié)的介孔層，介孔層的材料l2O3和 TiO2。采用介孔結(jié)構(gòu)可以增加鈣鈦礦層和電子傳輸層的接觸面積高鈣鈦礦電池載流子的傳輸效率，得到高效的鈣鈦礦電池。這種結(jié)構(gòu)器優(yōu)點是電池效率高，目前鈣鈦礦電池國際認證的最高效率就是采用這種的。但是介孔結(jié)構(gòu)的制備需要高溫(>500oC)燒結(jié)步驟，導致無法采用柔備柔性鈣鈦礦電池。而鈣鈦礦電池未來的產(chǎn)業(yè)化是需要利用卷對卷技術(shù)大面積柔性電池，無法滿足這種生產(chǎn)要求的介孔結(jié)構(gòu)器件在不久的將來


本文編號：3278156