钙钛矿太阳能电池

主要内容选题背景及意义采取的实验方案太阳能电池的发展及应用相关分析钙钛矿太阳能电池原理选题背景及意义电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈石油煤等不可再生资源的不正当使用使环境污染愈发严重，人类生存受到很大威胁太阳能电池应用广清洁可再生太阳能电池的发展硅基太阳能电池薄膜太阳能电池（GaAs/砷化镓等）缺点稀缺元素不可持续制造成本高环境污染严重染料敏化太阳能电池优点成本低原料丰富缺点稳定性差机理复杂难大规模生产钙钛矿太阳能电池甲胺碘铅三维层状结构连接稳定八面体间隙大，有利于缺陷扩散结构图钙钛矿的优点结构简单低成本温和条件制备载流子迁移率高吸光性能好转化效率钙钛矿太阳能电池也因此被《Science》评选为2013年十大科学突破之一根据美国可再生能源实验室最新公布的电池效率数据,钙钛矿太阳能电池认证的最高效率已高达17.9%[5],目前电池的最高效率记录正在趋近20%国内外关于钙钛矿的研究成果实验主要内容1浆料的制备7ml盐酸15ml钛酸四正丁酯水热反应釜180℃48h自然冷却洗涤3到4次真空干燥箱80℃12h制浆料花椰菜状纳米TIO2电池的组装测试涂碳清洗FTO冷却至室温马弗炉退火500℃15min马弗炉退火90℃1h马弗炉退火550℃1h100℃真空1h保温125℃5min重复6次前驱体第一次0.15mol/L后面五次0.3mol/L旋凃致密层3000rpm涂浆料3000rpm涂钙钛矿4000rpm相关数据分析-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.0-60-50-40-30-20-1001020Jsc=13.11mAcm-2Voc=505mVff=32.85%=2.18%CurrentDensity(mAcm-2)Voltage(V)J-V特性曲线FF为填充因子，是用来表征太阳能电池伏安特性的参数)()o(inPptP入射光功率电池最大输出功率VocJscVoptJoptFF花椰菜状TiO2颗粒的SEM(a,b)（a）(b)扫描电子显微镜透射电子显微镜花椰菜状TiO2颗粒TEM图谱花椰菜TiO2由许多纳米棒聚成，具有一级纳米结构的优良性能，有利于电子传输实验感悟本课题实验比较简单，虽然有些部分试验时间较长但不繁琐，最后测试结果为2.18%，效率比较低，可能是电池组装过程中有很多失误不够耐心本课题没有采用昂贵的有机分子(比如Spiro-OMeTAD)作为空穴传输材料，节约了成本钙钛矿太阳能电池优点很多，不需要电场来产生电流，这将减少所需材料的数量，产生的电压也更高，从而能增加能量产出，但也有许多不足之处，光生载流子的产生机理存在两种机理的争论，电池的稳定性问题,钙钛矿太阳电池在大气中效率衰减严重等等观赏