錫鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的研究
發(fā)布時間：2021-04-16 13:21
有機無機鹵化物鈣鈦礦作為一種新型的光電材料引起了人們廣泛關(guān)注。然而鉛鈣鈦礦太陽能電池在未來的大尺寸應用中將會造成環(huán)境污染的問題。因此發(fā)展一種環(huán)境友好的無污染的可替換鉛的鈣鈦礦材料勢在必行。盡管錫元素是一種比較有前景的能夠替代鉛的元素,但是利用錫元素制備的薄膜及器件因其不可控的結(jié)晶過程以及較低的轉(zhuǎn)換效率限制了它的應用。本文采用了二元有機陽離子錫基鈣鈦礦（FA）x（MA）1-xSnI3（x = 0.00、0.25、0.50、0.75、1.00）（FA = NH2CH = NH2+,MA=CH3NH3+）作為一種新型的功能層材料,研究顯示隨著FA增加其帶隙由1.37 eV向1.27eV移動,通過優(yōu)化有機陽離子FA和MA的比例,基于（FA）0.75（MA）0.25SnI3鈣鈦礦光電器件我們獲得了一個2.41%的最高轉(zhuǎn)換效率和0.40 ...
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖I-I太陽電池的實驗室最高效率進展圖y1Fig.1-I.Collectionofthebestresearch-cellefficiencies.hl根據(jù)制備太陽電池的活性層材料
圖１－２染料敏化太陽能電池的工作原理示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ??自從１９９丨年Ｂ．ＣＴＲｅｇａｉｉ第一次報道了轉(zhuǎn)化效率為７．１％的染料敏化Ｃｓ）以來，ＤＳＣｓ被認為是低成本、高效率的第三代太陽電池［２】。染料有材料豐富、工藝簡單、成本低的優(yōu)點，在工藝方面一般采用絲網(wǎng)溫燒結(jié)技術(shù)。ＤＳＣｓ的工作原理可以簡述如下：在太陽光照下，染料光子，將染料從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的染料不穩(wěn)定，注入到金屬氧化物中（如多孔Ｔｉ（ｂ薄膜）的導帶中，電子擴散到相應電子。染料敏化電池對染料的要求有：（１）具有較寬的光譜響應范圍，盡量與太陽的發(fā)射光譜相匹配，有較高的太陽光吸收系數(shù)：（２）應在半導體氧化物表面并以高量子效率將電子注入到導帶中；（３）具性，能經(jīng)歷丨〇８次以上氧化還原循環(huán)，壽命相當于在太陽光下運行２０（４）它的氧化還原電勢應高于電解質(zhì)電子給體的氧化還原勢，能迅中的電子給體而再生。目前染料敏化電池的發(fā)展正向著拓寬染料的吸高吸收光系數(shù)的有機染料和多種染料協(xié)同敏化的方向發(fā)展。染料敏，，
而其器件結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了肖特基型、雙層異質(zhì)結(jié)型和體異質(zhì)結(jié)型三個發(fā)展階段，圖１－３??為常見的有機聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)類型。丨９５８年到１９７８年２０年間有機聚合??物太陽能電池一直停留在肖特基型階段，這種類型只是在兩個功函不同的電極之??間夾雜一層有機半導體材料，有機半導體在光照的作用下電子從ＨＯＭＯ能級被激??發(fā)到ＬＵＭＯ能級，然后被低功函的電極收集，空穴被高功函的電極收集由此形成??電流。然而，這種電池的激子分離效率很低，大多數(shù)光生激子來不及分離就己經(jīng)??被復合。雙層異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池是在聚合物給體層的基礎(chǔ)上加上了?一層受??體層，這樣光生激子能夠在給體層和受體層的界面上有效的分離，分離的電子和??空穴能夠被有效的傳輸?shù)诫姌O上，然而受限于激子的擴散長度，這種電池的光電??轉(zhuǎn)換效率仍然不高《隨后兒年，研宄人員提出了一種體異質(zhì)結(jié)的聚合物太陽能電??池，簡單來講這種電池是將給體材料和受體材料混合在了一起，在混合膜中給體??和受體材料形成一個一個的單一功能區(qū)，這樣在薄膜任何位置生成的激子都可以??在很短的距離之內(nèi)進行有效的分離，就使得激子的分離效率得到大大的提高。然??而與硅基太陽能電池相比，有機材料載流子遷移率低和激子束縛能大是限制著有??機聚合物太陽能電池的發(fā)展兩個主要因素。，??（ａ）?（ｂ）??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈣鈦礦太陽電池的工作機理及性能的主要影響因素[J]. 錢柳,丁黎明. 高等學�；瘜W學報. 2015(04)
[2]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J]. Science Foundation in China. 2014(02)
本文編號：3141508
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖I-I太陽電池的實驗室最高效率進展圖y1Fig.1-I.Collectionofthebestresearch-cellefficiencies.hl根據(jù)制備太陽電池的活性層材料
圖１－２染料敏化太陽能電池的工作原理示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ??自從１９９丨年Ｂ．ＣＴＲｅｇａｉｉ第一次報道了轉(zhuǎn)化效率為７．１％的染料敏化Ｃｓ）以來，ＤＳＣｓ被認為是低成本、高效率的第三代太陽電池［２】。染料有材料豐富、工藝簡單、成本低的優(yōu)點，在工藝方面一般采用絲網(wǎng)溫燒結(jié)技術(shù)。ＤＳＣｓ的工作原理可以簡述如下：在太陽光照下，染料光子，將染料從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的染料不穩(wěn)定，注入到金屬氧化物中（如多孔Ｔｉ（ｂ薄膜）的導帶中，電子擴散到相應電子。染料敏化電池對染料的要求有：（１）具有較寬的光譜響應范圍，盡量與太陽的發(fā)射光譜相匹配，有較高的太陽光吸收系數(shù)：（２）應在半導體氧化物表面并以高量子效率將電子注入到導帶中；（３）具性，能經(jīng)歷丨〇８次以上氧化還原循環(huán)，壽命相當于在太陽光下運行２０（４）它的氧化還原電勢應高于電解質(zhì)電子給體的氧化還原勢，能迅中的電子給體而再生。目前染料敏化電池的發(fā)展正向著拓寬染料的吸高吸收光系數(shù)的有機染料和多種染料協(xié)同敏化的方向發(fā)展。染料敏，，
而其器件結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了肖特基型、雙層異質(zhì)結(jié)型和體異質(zhì)結(jié)型三個發(fā)展階段，圖１－３??為常見的有機聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)類型。丨９５８年到１９７８年２０年間有機聚合??物太陽能電池一直停留在肖特基型階段，這種類型只是在兩個功函不同的電極之??間夾雜一層有機半導體材料，有機半導體在光照的作用下電子從ＨＯＭＯ能級被激??發(fā)到ＬＵＭＯ能級，然后被低功函的電極收集，空穴被高功函的電極收集由此形成??電流。然而，這種電池的激子分離效率很低，大多數(shù)光生激子來不及分離就己經(jīng)??被復合。雙層異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池是在聚合物給體層的基礎(chǔ)上加上了?一層受??體層，這樣光生激子能夠在給體層和受體層的界面上有效的分離，分離的電子和??空穴能夠被有效的傳輸?shù)诫姌O上，然而受限于激子的擴散長度，這種電池的光電??轉(zhuǎn)換效率仍然不高《隨后兒年，研宄人員提出了一種體異質(zhì)結(jié)的聚合物太陽能電??池，簡單來講這種電池是將給體材料和受體材料混合在了一起，在混合膜中給體??和受體材料形成一個一個的單一功能區(qū)，這樣在薄膜任何位置生成的激子都可以??在很短的距離之內(nèi)進行有效的分離，就使得激子的分離效率得到大大的提高。然??而與硅基太陽能電池相比，有機材料載流子遷移率低和激子束縛能大是限制著有??機聚合物太陽能電池的發(fā)展兩個主要因素。，??（ａ）?（ｂ）??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈣鈦礦太陽電池的工作機理及性能的主要影響因素[J]. 錢柳,丁黎明. 高等學�；瘜W學報. 2015(04)
[2]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J]. Science Foundation in China. 2014(02)
本文編號：3141508
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