隨著環(huán)境污染的日益加劇以及接近枯竭的傳統(tǒng)能源問題,越來越多的人們將目光聚焦在新型可再生能源上。太陽能由于不受地域限制并且能量來源取之不盡用之不竭,因此太陽能電池備受青睞。鈣鈦礦太陽能電池（Perovskite Solar Cell,PSC）在短短的幾年內(nèi)迅速崛起,已經(jīng)成為最具潛力的光伏電池之一。空穴傳輸材料（Hole Transfer Material,HTM）是PSC的重要組成部分。傳統(tǒng)常用且高效的HTM為Spiro-OMeTAD（正型PSC）和PEDOT:PSS（反型PSC）,但它們存在價格昂貴、穩(wěn)定性很差和易腐蝕襯底材料等缺點,限制了PSC的使用壽命和商品化進程。開發(fā)高穩(wěn)定性的HTM材料將推動PSC的發(fā)展。多孔芳香骨架材料（Porous Armatic Framework,PAF）具有多孔性和高比表面積、材料種類豐富多元、分子結構和性質(zhì)可設計和調(diào)節(jié)、以及優(yōu)異的熱和化學穩(wěn)定性等優(yōu)點,被廣泛應用在氣體分離和存儲、催化、光電化學及能源等領域。本論文將低成本、高穩(wěn)定性、制備工藝簡單的多孔芳香骨架材料作為HTM引入到鈣鈦礦太陽能電池中,有效的解決了PSC工業(yè)化過程中遇到的高成本和低穩(wěn)定性等... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

美國國家可再生能源實驗室（NREL）總結的各類太陽能電池效率的發(fā)展歷程

圖 1.2 染料敏化太陽能電池的結構及工作原理。 鈣鈦礦太陽能電池簡介.1 鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展歷程鈣鈦礦太陽能電池（Perovskite Solar Cell，PSC）是基于染料敏化太陽展起來的，它使用有機金屬鹵化物鈣鈦礦作為吸光層，如圖 1.3 所示的晶體結構圖。鈣鈦礦的分子式為 AMX3，其中 A 為 CH3NH3+；M 為 P Iˉ或 Brˉ或 Clˉ。與傳統(tǒng)的染料相比，鈣鈦礦具有吸光系數(shù)高、吸收光、載流子遷移率高和擴散長度長等優(yōu)點。同時，使用固態(tài)的空穴傳輸了傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，規(guī)避了染料敏化太陽能電池封裝的技術難題。因礦太陽能電池一度成為最有潛力的新型太陽能電池，在短短幾年的時間轉換效率就從 3.8%提升至 20%以上，發(fā)展之迅速是眾多薄膜太陽能電莫及的。

圖 1.3 鈣鈦礦的晶體結構。2009 年，Miyasaka 等人首次將鈣鈦礦 CH3NH3PbX3作為光敏劑應用于染料敏化太陽能電池中，得到 3.8%[3]的光電轉換效率，這也是鈣鈦礦作為光敏劑第一次走進人們的視野。2011 年，Park 等人制備了基于 CH3NH3PbI3的量子點敏化太陽能電池，得到了 6.54%的光電轉換效率[4]，該研究證實了鈣鈦礦是比傳統(tǒng)的 N719 染料更好光敏劑，但由于其使用了液態(tài)電解質(zhì)導致器件穩(wěn)定性較差。2012 年，Gr tzel 等人將 spiro-OMeTAD 作為空穴傳輸層制備了全固態(tài)的鈣鈦礦太陽能電池，經(jīng)過對器件的優(yōu)化后，光電轉換效率達到 9.7%[5]，圖 1.4 所示為該電池的結構，該研究成果吸引了大量研究者的目光。同年 Snaith 等人使用CH3NH3PbIxCl3-x作為吸光層，spiro-OMeTAD 作為空穴傳輸層，并且使用惰性多孔 Al2O3代替電子傳輸層介孔 TiO2，得到了 10.9%的光電轉換效率[6]。該研究表明鈣鈦礦即可作為吸光層又兼具有電子傳輸?shù)哪芰Α?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳化多孔有機骨架制備氮摻雜多孔碳及其氣體吸附研究[J]. 李艷強,賁騰,裘式綸.  化學學報. 2015(06)



本文編號：3533954