發(fā)布時間：2024-03-17 12:37

　　隨著能源危機和環(huán)境污染日益嚴峻,新能源的開發(fā)迫在眉睫。由于太陽光是一種取之不盡用之不竭的清潔能源,因此發(fā)展太陽能電池將太陽光轉(zhuǎn)換為電能是一條解決全球范圍能源危機和環(huán)境污染的重要途徑。近年來,有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池由于在能量轉(zhuǎn)換效率上取得了迅猛發(fā)展,受到廣泛的研究與關(guān)注。這是由于鈣鈦礦材料具有較高的載流子遷移率,較長的載流子擴散長度,高消光系數(shù),高缺陷容忍度以及可控的帶隙結(jié)構(gòu)。目前,鈣鈦礦太陽能電池認證的最高效率達到23.7%,顯示出巨大的商業(yè)應(yīng)用前景。雖然鈣鈦礦太陽能電池的研究取得了長足的進展,然而目前依然存在較多因素限制鈣鈦礦太陽能電池效率的進一步提升,例如電子傳輸層表面缺陷及較低電子遷移,鈣鈦礦活性層的多晶性導(dǎo)致的缺陷,鈣鈦礦活性層中離子遷移等。本文主要從界面修飾,鈣鈦礦活性層缺陷鈍化,以及高質(zhì)量鈣鈦礦活性層制備方面著手對平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池進行優(yōu)化,論文主要研究內(nèi)容如下:(1)在TiO₂/MAPbI₃界面引入SnO₂修飾層。采用簡易的溶液旋涂法,在TiO₂/MAPbI_...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1近幾十年各類太陽能電池的效率發(fā)展進程

究團隊首次報道了采用基于CH3NH3PbI3鈣鈦礦量子敏化太陽能電池效率達到3.8%，這開創(chuàng)了以鈣鈦礦作為光活性劑制備高效太陽能電池新思路[8]。然而隨著研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦在以I-/I-3的氧化還原電解液中極不穩(wěn)定，很容易分解，這導(dǎo)致組裝的器件效率只能維持幾分鐘。2....

圖1.2鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)特征:（a）典型立方結(jié)構(gòu)鈣鈦礦的晶胞，（b）

1.2鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1920年，Goldsmith在借用了CaTiO3的命名后首先描述了具有ABX3組成的結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。理想的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)具有立方對稱性，A陽離子與12個X陰離子配位形成立方八面體結(jié)構(gòu)，B陽離子與6個X陰離子配位形成正八面體結(jié)構(gòu)....

圖1.3鈣鈦礦材料和它們的可控光譜吸收[20]

有效的鈍化了鈣鈦礦內(nèi)部的缺陷，這大大提升了鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性[35-38]。然而在在這些制備的高效鈣鈦礦器件中，鈣鈦礦材料中的金屬離子不可避免的都采用了有毒重金屬Pb2+，這為鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)的推廣帶來隱患。為此采用無毒金屬離子替代Pb2+成為一個研究熱點。目前大部....

圖1.4各類鈣鈦礦太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖和相應(yīng)的SEM截面圖

1.3.1鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)一般高效的鈣鈦礦太陽電池包括電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL），致密的鈣鈦礦活性層像三明治一樣介于ETL和HTL層之間，當受到光激發(fā)后，鈣鈦礦內(nèi)部激子發(fā)生分離產(chǎn)生自由電子后空穴，電子和空穴經(jīng)過界面處ETL和HTL層收集和傳輸最....

本文編號：3931042