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钙钛矿太阳电池的研究及商业化尝试

在各种新能源技术中,光伏发电是最具发展潜力的方向之一,其中利用太阳电池进行发电是目前对太阳能使用最广泛的途径,研究和发展高效率、低成本的新型太阳电池十分  (本文共3页) 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

钙钛矿及有机太阳电池器件研究

以有机金属卤化物钙钛矿太阳电池和聚合物体异质结太阳电池为例的新一代光伏技术是一类面向可再生能源的新兴科技,具有在质轻及柔性基板上低成本溶液加工的优势,因而备受关注。除了发展新型活性层材料以外,界面工程的改善也在光电器件的快速发展过程中起到了重要作用。本论文的研究内容主要集中于两类快速发展的光电器件——钙钛矿太阳电池和有机太阳电池,重点研究其器件物理及界面机制,特别是在将光伏技术推向商业化的关键问题上有较多讨论,以期为未来实现廉价、高效、大面积印刷生产及半透明器件应用等方面提供理论及实践指导。在第二章中,我们主要研究一系列含有不同有机阳离子及卤素阴离子的离子盐作为添加剂对钙钛矿吸光层的薄膜形貌及结晶程度的影响。研究发现,有机卤素离子盐的种类及浓度可有效改变钙钙钛矿薄膜的形貌及结晶性质,其中,TPPI(Itetraphenylphosphonium iodide,四苯基碘化膦)和 TPPCl(tetraphenylphosphoni...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

三元无机半导体材料的合成及在钙钛矿太阳电池中的应用

自2009年以来,经过短短数年的发展,以有机-无机杂化钙钛矿材料为吸光层的钙钛矿太阳电池的光电转化效率得到了飞速的上升,从最初的3.8%增加到了 22.7%,充分展现出了其巨大的应用前景。钙钛矿太阳电池主要由电子传输层、钙钛矿吸光层和空穴传输层等组成。在前期研究过程中发现,导致钙钛矿太阳电池不稳定的因素较多,各功能层的材料及结构均会对稳定性造成影响。为了增加太阳电池的稳定性,我们从对其影响较大的电子传输材料和钙钛矿材料本体入手,开展了一系列的研究:(1)在电子传输材料方面,对于电池光照稳定性能造成较大影响的原因在于常用的钙钛矿电子传输材料TiO_2具有很强的光催化性能,会诱导钙钛矿吸光材料的光降解。针对该问题,论文首次提出使用三元无机钙钛矿型氧化物锡酸钡BaSnO_3(BSO)代替原有的TiO_2介孔电子传输材料。利用锡酸钡优良的光电性能,以及具有低催化活性、高电迁移率和无需相变的特点,通过合成出高分散的BSO纳米颗粒浆料并制备...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

小分子空穴传输材料的设计合成及其在钙钛矿太阳电池中的应用

空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳电池(PSC)中起着传输空穴、抑制载流子复合、促进钙钛矿结晶、保护钙钛矿层等重要作用,其性能的优劣对PSC的光伏性能有着很大影响。目前最常用的HTM是2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴(spiro-OMeTAD),由于其价格昂贵,相对稳定性较差,因此开发新型廉价高效稳定的HTM替代spiro-OMeTAD对PSC的商业化生产和应用起着重要作用。有机小分子具有确定的分子结构,易于通过分子修饰调节能级和溶解性能,因此通过分子工程开发廉价、高效且稳定的spiro-OMeTAD替代品,成为当前PSC研究的一个热点。深入探究HTM分子结构对PSC光电性能的影响并对新型高效稳定HTM的开发提供指导和思路,也是本论文的出发点。本论文设计合成了线型(D-π-D)和星型两大类基于三苯胺结构的小分子HTM,利用核磁共振谱和质谱对其结构进行了表征,研究了材料的光物理、电化学、热稳定...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

溶剂萃取工程在CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳电池中的应用研究

如今,人们愈发的关注可再生能源,其中太阳能电池的发展备受瞩目。钙钛矿太阳电池的问世,打破了人们对传统太阳能电池的认知,在过去几年内,其转换效率从3.8%上升到了 22.1%,取得了惊人的成功。然而,钙钛矿太阳电池要想取得商业化进展,需要克服稳定性问题,大面积器件制备问题、材料成本及环境友好问题等。目前高效率的钙钛矿太阳电池普遍存在稳定性差,可重复性差的问题,原因主要是在制备钙钛矿层的过程中,由于晶粒生长的无序性导致晶粒大小和缺陷、薄膜的连续性和厚度均不可控。本文针对上述问题,研究了在空气环境下用溶剂萃取工程制备钙钛矿太阳电池的制备工艺。首先,对溶剂萃取工程制备钙钛矿太阳电池的反溶剂进行筛选与优化。反溶剂在前驱体溶剂挥发时起到迅速萃取溶剂的作用,使得溶质快速且有方向性的析出,从而使其对环境的敏感性变弱,工艺的重复性提升。选取不同的反溶剂(包括甲苯,氯苯,乙酸乙酯,乙腈,丙酮,异丙醇,乙醇,超纯水)进行溶剂萃取,通过溶液一步法制备钙...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学(北京)
华北电力大学(北京)

高效稳定平面异质结钙钛矿太阳电池的研究

钙钛矿太阳电池因具有较高的光电转换效率、简单的制备流程、原材料廉价等优势,在相关领域的学术圈引起了研究热潮。钙钛矿层位于电子传输层和空穴传输层之间,形成三明治结构,电子和空穴分别在钙钛矿与两个传输层的接触界面进行传输。FTO上使用空穴传输材料PEDOT:PSS作为空穴传输层可得到高的功函数,使空穴的传输效率得到提升。但PEDOT:PSS自身也存在缺点,例如PEDOT:PSS的功函数与常用的钙钛矿材料CH3NH3PbI3的HOMO能级存在着0.3 eV左右的差距,因此会造成一定能量的流失。另外PEDOT:PSS有较强的酸性和吸湿性,会对器件的长期稳定性造成负面的影响。本文的相关研究工作主要通过使用添加剂或者额外的空穴传输材料来优化PEDOT:PSS作为空穴传输层的性能,以使平面异质结钙钛矿太阳电池的性能得到优化。具体研究如下:1、在反向结构p-i-n型的平面异质结钙钛矿太阳电池中,将自身具有高的功函数的金属氧化物氧化钨(WOx)插...  (本文共51页) 本文目录 | 阅读全文>>