钙钛矿太阳能电池报告

目录CONTENTS1历史背景2钙钛矿太阳能电池的基本结构4前景及挑战3高效率太阳能电池的实现被《Science》杂志评为2013年十大科学突破之一钙钛矿光伏技术的起点：Organometalhalideperovskitesasvisible-lightsensitizersforphotovoltaiccells𝜼=3.81%中国科学院半导体所（ISCAS）游经碧老师将钙钛矿单结电池效率突破至23.7%(1).钙钛矿晶体结构钙钛矿型化合物化学式：ABX3太阳能电池中，常用的是无机-有机杂化钙钛矿材料A:有机阳离子CH3NH3+、金属阳离子Cs+等B:金属铅离子、金属锡离子或(Sn1-xPbx)2+等X:卤素离子：Cl-、Br-或(I1-xBrx)-等Small.2015;11(1):10-25.(2).钙钛矿太阳能电池结构e-e-h+h+导电玻璃N型电子传输层钙钛矿层吸收P型空穴传输层Au阴极介观结构平面异质结结构平面异质结结构n-i-pp-nn-pp-i-n界面钝化传输材料的改性与开发带隙调节合成工艺改进合成方法—气相沉积法双源气相沉积法顺序气相沉积法MA:CH3NH3+MA:CH3NH3+JournalofNanomaterials,vol.2018,ArticleID8148072,15pages,2018.合成方法—溶液法一步法两步法MA:CH3NH3+MA:CH3NH3+JournalofNanomaterials,vol.2018,ArticleID8148072,15pages,2018.合成方法—溶液法ab一步法•无形CH3NH3PbI3•对TiO2基底润湿性差两步法•立方形CH3NH3PbI3•对TiO2基底润湿性良好APLMATERIALS,2014,2(8):081510.合成方法—溶液法Powerconversionefficiency(PCE)fortheperovskitesolarcells功率转换效率一步法7.5%两步法13.9%APLMATERIALS,2014,2(8):081510.合成方法—溶液法两步沉积钙钛矿的电子寿命是一步的电子寿命的十倍！Comparisonofelectronlifetimeforone-stepandtwo-stepdepositedperovskitewithvaryingopencircuitvoltageAPLMATERIALS,2014,2(8):081510.界面钝化添加剂：噻唑对Pb2+具有化学亲和力：钝化界面处的悬空键两个官能团：与不同类型的溶剂化Pb2+相互作用高蒸气压：热退火时易除去，获得纯的钙钛矿薄膜热退火时产生的蒸汽薄膜，诱导表面再结晶ACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,42436-42443界面钝化C=NS=C噻唑1650cm-1739cm-1PbI2·CH3NH3·噻唑1625cm-1708cm-1噻唑分子的S和N原子与Pb2+原子之间存在相互作用ACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,42436-42443界面钝化Top-viewSEMimagesMAPbI3films:(a,b)fabricatedwithoutthiazole;(d,e)fabricatedwithathiazoleadditive(c,f)HistogramofthegrainsizeforMAPbI3filmsw/oandwiththiazole平均晶粒尺寸无噻唑120nm含噻唑240nmACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,42436-42443界面钝化50个太阳能电池功率转换效率直方图功率转换效率无噻唑14%含噻唑18%ACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,42436-42443界面钝化在钙钛矿层的电子传输层界面掺入氯离子热处理路易斯碱处理钙钛矿材料...𝐸(760nm)=ℎ𝑐λ=1.59𝑒𝑉带隙调节𝜂=𝑉𝑂𝐶×𝐽𝑆𝐶×𝐹𝐹𝑃𝑖𝑛禁带宽度减小短路电流密度增加开路电压减小根据Shockley-Queisser（SQ）详细平衡模型，单结太阳能电池的极限光伏能量转换效率为33.7％，最佳半导体带隙为1.34eV。Science,2016,352(6283):aad4424.带隙调节带隙调节Small.2015;11(1):10-25.Phys.Chem.C1185615新材料和新电池结构的尝试电子传输材料空穴传输材料spiro-OMeTAD、P3HT...HTMTiO2、ZnO...ETM新型太阳能电池设计:HTL-free、钙钛矿/Si结构的串联…计算出理想效率为35.67％亟待解决的问题污染性稳定性柔性PSCs钙钛矿太阳电池的优点转换效率高制备工艺简单成本低…提高钙钛矿太阳能电池的稳定性温度湿度A提高其自身的稳定性B应用器件封装技术JournaloftheAmericanChemicalSociety,2016,138(49):15829-15832.全无机结构的钙钛矿电池𝜂=6.7%降低钙钛矿太阳能电池的污染性Sn,Bi…Pb柔性钙钛矿太阳能电池GlassITO（orFTO）ETMPerovskiteABX3HTMAu（orAg）TransparentPlasticTraditionalETM：TiO2needhightemperature:450～500℃塑料的玻璃化转变温度150℃在低温下制备电子传输层（PET或PEN）𝜂=15.07%