近年來,基于介觀尺度的無機(jī)/有機(jī)半導(dǎo)體材料及三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型介觀太陽能電池,如染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC)及介觀鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cell,PSC)備受關(guān)注。尤其是介觀PSC,其小面積器件的光電轉(zhuǎn)換效率快速提升,7年時(shí)間內(nèi)超過22%,十分接近單晶硅、銅銦鎵硒、碲化鎘太陽能電池的光伏性能。介觀太陽能電池還具有制備工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),十分有潛力成為下一代高效率光伏產(chǎn)品。目前DSSC和PSC介觀光伏器件仍存在一些問題,如:菲涅爾反射損耗,活性層吸光能力不足以及光譜失配等,這些問題的全面解決有望極大推動(dòng)介觀光伏器件的進(jìn)一步發(fā)展,突破其光電轉(zhuǎn)換效率的理論極限值。本文開展了DSSC和PSC介觀光伏器件的制備與研究,針對(duì)其菲涅爾反射損耗,活性層吸光能力不足以及光譜失配等問題,對(duì)介觀太陽能電池進(jìn)行了一系列結(jié)構(gòu)調(diào)控及光學(xué)性能優(yōu)化,提升了介觀光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率,并對(duì)相關(guān)的物理機(jī)制進(jìn)行了探討。主要研究內(nèi)容及成果包括如下幾個(gè)方面:1.針對(duì)光伏電池器件與太陽光譜之間的失配問題,設(shè)計(jì)、制備了一種具有光譜轉(zhuǎn)換功能...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1介觀太陽能電池從染料敏化到鈣鈦礦的發(fā)展歷程[38]

量用于捕獲光的染料分子，以鉑電極作為對(duì)電極，并在兩電極之間填充液態(tài)電解質(zhì)[11]。如圖所示[38]，之后的二十多年間，從DSSC到PSC，介觀太陽能電池經(jīng)歷了一系列的發(fā)展歷程，器件結(jié)構(gòu)發(fā)生了一系列的變化。這些介觀太陽能電池具有一些共同的特點(diǎn)與不足，因而也面臨著一些共同的挑戰(zhàn)....

圖1-2垂直入射光在倒金字塔結(jié)構(gòu)側(cè)壁處的（a）二次及（b）多次反射現(xiàn)象[39]

因而，TCO基片的光學(xué)透過率將受到限制，這在一定程度上影響了器件的PCE。透過率的降低主要是由菲涅爾反射導(dǎo)致的，當(dāng)光由一種介質(zhì)入射到另一種折射率不同的介質(zhì)上時(shí)，兩介質(zhì)的界面處將有一部分光被反射，這種現(xiàn)象稱為菲涅爾反射。菲涅爾反射是降低光伏器件的PCE的重要現(xiàn)象，對(duì)于太陽能....

圖1-3DSSC及PSC的光譜響應(yīng)范圍Fig.1-3SpectrumresponsesofDSSCandPSC

圖1-3DSSC及PSC的光譜響應(yīng)范圍Fig.1-3SpectrumresponsesofDSSCandPSC光譜轉(zhuǎn)換是利用納米熒光材料的光譜轉(zhuǎn)換性質(zhì)將光伏器件響應(yīng)范圍外的光子轉(zhuǎn)換為其響應(yīng)范圍內(nèi)的光子使器件得以對(duì)響應(yīng)范圍之外的多頻段光進(jìn)行吸收與利用的光學(xué)管....

圖3-2（a-b）200C下反應(yīng)2h合成的NaGdF4:Eu3+納米棒不同放大倍率的TEM圖片，圖（b）的插圖展示了NaGdF4:Eu3+納米晶的SAED圖譜，NaGdF4:Eu3+納米晶的（c）FESEM圖片，（d）XRD圖譜以及（e）EDX光譜

32圖3-2（a-b）200C下反應(yīng)2h合成的NaGdF4:Eu3+納米棒不同放大倍率的TEM圖片，圖（b）的插圖展示了NaGdF4:Eu3+納米晶的SAED圖譜，NaGdF4:Eu3+納米晶的（c）FESEM圖片，（d）XRD圖譜以及（e）EDX....

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