检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

锡基钙钛矿太阳能电池载流子传输层的探讨

物理学报 2021年第3期70卷 314-325页

作者：甘永进蒋曲博覃斌毅毕雪光李清流玉林师范学院物理与电信工程学院玉林537000 桂林电子科技大学广西光电信息处理重点实验室桂林541004

锡基钙钛矿太阳能电池可避免铅元素对环境带来的污染,近年来已成为光伏领域的研究热点.本文以SCAPS-1D太阳能电池数值模拟软件为平台,对不同电子传输层和不同空穴传输层的锡基钙钛矿太阳能电池器件的性能进行数值仿真对比,从理论上分析... 详细信息

锡基钙钛矿太阳能电池可避免铅元素对环境带来的污染,近年来已成为光伏领域的研究热点.本文以SCAPS-1D太阳能电池数值模拟软件为平台,对不同电子传输层和不同空穴传输层的锡基钙钛矿太阳能电池器件的性能进行数值仿真对比,从理论上分析不同载流子传输层的锡基钙钛矿太阳能电池的性能差异.结果显示,载流子传输层与钙钛矿层的能带对齐对电池性能至关重要.电子传输层具有更高的导带或电子准费米能级以及空穴传输层具有更低的价带或空穴准费米能级时,对电池输出更大的开路电压有促进作用.另外,当电子传输层的导带高于钙钛矿层导带或钙钛矿层的价带高于空穴传输层的价带时,钙钛矿层与载流子传输层界面形成spike势垒,界面复合机制相对较弱,促使电池获得更佳的性能.当Cd0.5Zn0.5S和MASnBr3分别作为电子传输层和空穴传输层时,与其他材料相比,获得了更优的输出特性:开路电压Voc=0.94 V,短路电流密度Jsc=30.35 mA/cm^2,填充因子FF=76.65%,功率转换效率PCE=21.55%,可认为Cd0.5Zn0.5S和MASnBr3是设计锡基钙钛矿太阳能电池结构合适的载流子传输层材料.这些模拟结果有助于实验上设计并制备高性能的锡基钙钦矿太阳能电池.

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池准费米能级电子传输层空穴传输层

基于优化PEDOT:PSS层以提升锡基钙钛矿太阳能电池性能的研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于优化PEDOT:PSS层以提升锡基钙钛矿太阳能电池性能的研究

作者：叶茹南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)作为第三代太阳能电池,发展现状良好,如今,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已达到25.7%。铅基钙钛矿太阳能电池带来的环境问题限制了其进一步应用。与... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)作为第三代太阳能电池,发展现状良好,如今,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已达到25.7%。铅基钙钛矿太阳能电池带来的环境问题限制了其进一步应用。与铅基钙钛矿相比,锡基钙钛矿表现出相似或优越的电子和光学性能,例如更高的载流子迁移率和更长的载流子寿命,有望成为铅基钙钛矿最有希望的替代品。但是锡基钙钛矿吸收层薄膜结晶复杂、生长不可控制且薄膜中的Sn在空气中容易被氧化成Sn,因此锡基钙钛矿太阳能电池总体性能较差。PEDOT:PSS是PSCs中一种很有前途的空穴传输层(HTL)材料。然而使用PEDOT:PSS会因其吸湿性和酸性而影响电池的稳定性。PEDOT:PSS的酸性会腐蚀ITO电极,吸湿性会导致PEDOT:PSS从环境中吸收水分,从而使钙钛矿吸收层分解。所以优化PEDOT:PSS HTL的性能对于制造具有长期稳定性的PSCs至关重要。PEDOT:PSS空穴传输层的优化,如PEDOT:PSS的p H值、亲水性、功函数、表面形貌和电导率等可以提高PSCs的PCE和稳定性。本文主要通过对空穴传输层(HTL)进行掺杂改性来提升FASn I锡基PSCs的光电转换效率,研究工作具体如下:(1)探究掺杂改性空穴传输层对器件性能的影响,在原空穴传输材料PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na),制备了不同的器件,器件性能得到提升。EDTA-2Na的掺杂浓度在5.0 mg/m L时,器件的性能最好,光电转换效率达到5%。通过对表面能态的进一步研究表明,EDTA-2Na可以改善PEDOT:PSS层的功函数,从而提高结果器件的V,随着EDTA-2Na掺杂浓度的优化,电池的PCE可提高30%以上。(2)在PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的氟化钠(Na F),器件性能得到了提升,最佳器件的掺杂浓度为10.0 mg/m L。最佳器件PCE为5.27%,V为0.351 V,J为23.77 m A/cm,FF为63.14%。改进器件的V、J和FF都有提升。随着Na F掺杂浓度的优化,电池的PCE可提高28%以上。封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时后可以保持82.5%的初始PCE。(3)在原空穴传输材料PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的氟化铷(Rb F),器件性能有所提升,最佳器件的掺杂浓度为5.0 mg/m L,PCE为4.83%,V为0.409 V,J为18.84 m A/cm,FF为62.76%。通过系统表征,我们发现Rb F掺杂剂在PEDOT:PSS+Rb F复合膜中以及钙钛矿与HTL界面中都发挥着多重作用。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池 PEDOT:PSS 空穴传输层添加剂

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

锡基钙钛矿太阳能电池的性能优化研究

锡基钙钛矿太阳能电池的性能优化研究

作者：张雪敬南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)发展十分迅猛,迄今为止,能量转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经达到了25.5%。但是目前高效率的钙钛矿电池大多都利用铅基钙钛矿材料作吸光层,造成环境污染并且危害人身安全... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)发展十分迅猛,迄今为止,能量转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经达到了25.5%。但是目前高效率的钙钛矿电池大多都利用铅基钙钛矿材料作吸光层,造成环境污染并且危害人身安全。目前在无铅PSCs中,锡基PSCs以其高吸收系数、低激子结合能以及高的电荷载流子迁移率等优良的电学和光学性质成为现今最具有发展前景的无铅PSCs。然而锡基PSCs面临效率低,稳定性差这两个十分重要的问题。本文主要研究了界面修饰、添加剂的使用和溶剂工程对FASn I锡基PSCs性能的影响,研究工作具体如下:(1)通过在空穴传输层聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)中加入不同浓度的Cs I或Cs Br,改变了PEDOT:PSS的空穴萃取能力和能级,使空穴传输层和钙钛矿层的能级更加匹配,而且掺杂过后可以钝化钙钛矿层的缺陷,优化了锡基PSCs的整体性能。研究了掺杂浓度为0mg/m L、2.5 mg/m L、5.0 mg/m L、7.5 mg/m L器件的性能,Cs I和Cs Br在掺杂浓度为5.0 mg/m L时,器件的PCE最高,分别为3.59%和3.46%。(2)通过在钙钛矿吸光层FASn I中加入含氮杂环有机化合物三聚氰胺,主要是提升了器件的短路电流密度,从而提高了器件的PCE。系统研究了掺杂量为0、0.5%、1.0%、1.5%对锡基PSCs器件性能的影响。研究发现在掺杂量为1.0%时FASn I薄膜的形貌最好,PSCs性能最优,PCE达到4.31%,封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时仍可以保持86%的初始PCE。(3)在反溶剂中掺杂有机小分子材料2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ),钝化锡基钙钛矿薄膜晶界缺陷,抑制载流子复合,采用氯苯作反溶剂,对比了F4TCNQ掺杂浓度为0 mg/m L、0.01 mg/m L、0.03 mg/m L、0.05 mg/m L时FASn I的薄膜形貌以及器件性能的影响。在掺杂浓度为0.03 mg/m L时,器件性能最优,PCE从3.28%提高至4.47%,封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时仍可以保持84%的初始PCE。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池界面修饰添加剂反溶剂

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

锡基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

锡基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

作者：田梦颖南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)近年来由于优异的光学和电学性质,发展迅速,光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)已达25.5%。但是现今高效率的PSCs因多使用铅污染环境且危害人身安全,因此寻求其他无... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)近年来由于优异的光学和电学性质,发展迅速,光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)已达25.5%。但是现今高效率的PSCs因多使用铅污染环境且危害人身安全,因此寻求其他无毒金属代替铅十分重要。在无铅PSCs中,锡基PSCs以其无毒、高消光系数、窄禁带宽度和高激子结合能的优势而备受青睐,但是钙钛矿薄膜制备过程中难以控制成核速率、薄膜易氧化等问题导致薄膜形貌差,严重限制器件性能提升。本文通过界面修饰、组分调控以及溶剂工程对钙钛矿薄膜及器件性能的影响进行研究,主要工作内容具体如下:(1)通过在聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)中引入L-精氨酸改变PEDOT:PSS的吸湿性和强酸性,器件结构为ITO\PEDOT:PSS+L-精氨酸\FASnI\C\BCP\Ag,优化L-精氨酸的掺杂浓度,当L-精氨酸掺杂浓度为1 mg/m L时,PSCs获得优异的性能,器件PCE为4.14%,短路电流密度(J)提升显著,封装的器件在手套箱放置400小时后,器件PCE为初始值的83%,稳定性提升。(2)在FASnI锡基钙钛矿前驱体溶液中引入微量PMAI,通过调控FA和PMA的比例,探究其对钙钛矿薄膜和器件性能的影响。制备了器件结构为ITO\PEDOT:PSS\FAPMASnI\C\BCP\Ag的电池,结果表明X为0.05时获得最佳器件性能,器件PCE为3.89%,开路电路(V)提升较大,并且薄膜形貌改善,器件PCE提高。此外,优化后的器件稳定性提高,封装的器件在手套箱放置400小时后,器件PCE保持在初始值的88%。(3)以FAMASnI为钙钛矿吸收层,在钙钛矿反溶剂中添加手性α-羟基酸,用右旋扁桃酸R-(-)-MA和左旋扁桃酸S-(+)-MA作为还原剂抑制Sn氧化。制备了结构为ITO\PEDOT:PSS\FAMASnI\C\BCP\Ag的电池器件,反溶剂分别为乙醚,乙醚掺杂不同浓度的R-(-)-MA和乙醚掺杂不同浓度的S-(+)-MA。标准器件PCE为2.39%,通过优化掺杂比例获得最佳器件PCE,当掺杂浓度为0.03 mg/m L时,器件PCE最高,掺杂R-(-)-MA的器件PCE为3.67%,掺杂S-(+)-MA的器件PCE为3.52%,钙钛矿薄膜形貌明显改善,表面致密完整,无针孔,晶胞变大。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池界面修饰混合阳离子反溶液

高性能锡基、铋基钙钛矿太阳能电池及其薄膜制备方法

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

高性能锡基、铋基钙钛矿太阳能电池及其薄膜制备方法

“两步法”制备锡基钙钛矿薄膜及其全溶液工艺太阳能电池研究

第四届新型太阳能电池学术研讨会

作者：郗俊冉晨鑫董化焦博吴朝新西安交通大学电子系陕西省信息光子技术重点实验室

作为非铅钙钛矿重要的一个类型,锡基钙钛矿材料受到大家的广泛关注。然而,如何在室温制备高质量的锡基钙钛矿薄膜及其电池依然是一个挑战。我们展示了一种新的制备锡基钙钛矿薄膜的方法,通过甲脒碘和导电聚合物的水性溶液旋涂成膜,然后... 详细信息

作为非铅钙钛矿重要的一个类型,锡基钙钛矿材料受到大家的广泛关注。然而,如何在室温制备高质量的锡基钙钛矿薄膜及其电池依然是一个挑战。我们展示了一种新的制备锡基钙钛矿薄膜的方法,通过甲脒碘和导电聚合物的水性溶液旋涂成膜,然后通过蒸镀SnI的两步法。在这种方法中,导电聚合物阻止了甲脒碘的结晶,有效的制备高质量的锡基钙钛矿薄膜。基于这种薄膜,我们制备性能良好的锡基钙钛矿太阳能电池,其光电转化效率3.98%,其中在柔性基板上实现3.12%。这种方法以无危害的去离子水做溶剂,实现了高质量的锡基钙钛矿薄膜,为锡基钙钛矿太阳能电池的进一步发展提供了新的方法和途径。铋基有机无机复合薄膜,如甲胺铋碘(MA3Bi2I9),同样受到广泛关注作为良好的光吸收材料被认为在光伏领域有重要的潜力。然而,通过传统一步法,这种材料的成膜质量非常差严重的限制了这种材料在光伏的应用。同样,我们采用了"蒸镀/旋涂"的两步法技术,实现了低温制备高质量的甲胺铋碘薄膜的制备,及其太阳能电池,最终实现PCE(power conversion efficiency)0.39%,以及0.83 V的开路电压。我们提出的"蒸镀/旋涂"的两步法为实现非铅有机无机复合薄膜提供一种有效方法。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池非铅钙钛矿材料

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

“两步法”制备锡基钙钛矿薄膜及其全溶液工艺太阳能电池研究

作者：吴治昕太原理工大学

学位级别：硕士

作为光伏技术领域中最具商业化潜力的新星,有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已经接近30%,但目前高效钙钛矿电池均以铅基钙钛矿材料为有源层,其中所含重金属铅的毒性问题限制着该类电池的商业化进程。发展环境友好型... 详细信息

作为光伏技术领域中最具商业化潜力的新星,有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已经接近30%,但目前高效钙钛矿电池均以铅基钙钛矿材料为有源层,其中所含重金属铅的毒性问题限制着该类电池的商业化进程。发展环境友好型的锡基钙钛矿太阳能电池是解决前述毒性问题的主要方式之一,但由于锡基钙钛矿结晶速率快且Sn易氧化,锡基钙钛矿电池存在高质量有源层薄膜制备困难和电池效率低等难题。制备高质量锡基钙钛矿薄膜是提高锡基钙钛矿电池效率的重要前提,目前锡基钙钛矿主要采用一步法制备,但一步法制备锡基钙钛矿存在反溶剂滴加时间窗口窄和结晶质量不易控制等问题。两步法制备锡基钙钛矿的报道极少,主要原因是两步法中通常采用的胺盐溶剂（异丙醇）极易分解锡基钙钛矿。基于此,本论文就两步法制备锡基钙钛矿薄膜和全溶液工艺（金属电极层除外）制备锡基钙钛矿太阳能电池展开研究,通过改变两步法制备锡基钙钛矿中胺盐的溶剂,以及在胺盐溶液中引入大分子有机胺盐添加剂来制备锡基钙钛矿薄膜及其太阳能电池器件。本论文的主要研究内容和结果如下:（1）采用4-甲基-2-戊醇代替异丙醇作有机源的溶剂并在有机源溶液中引入适量苯乙基碘化胺（PEAI）,利用两步法制备了锡基钙钛矿薄膜及其全溶液工艺钙钛矿电池,研究了PEAI添加量、退火温度和退火时间对锡基钙钛矿薄膜质量及电池性能的影响规律。结果表明4-甲基-2-戊醇代替异丙醇可降低胺盐溶剂对锡基钙钛矿的分解程度,这可能是由于4-甲基-2-戊醇较异丙醇的极性低,且其分子中的烷基部分增加了羟基的空间位阻。有机胺盐溶液中引入PEAI的最佳摩尔占比[PEAI/（PEAI+FAI）]为0.2（其中的FAI为甲脒碘）,最佳退火温度和时间分别为80℃和20 min,该条件下可以制备出具有较高结晶度、高覆盖度的均匀连续锡基钙钛矿薄膜。所制备锡基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从标样（未添加PEAI）的0.21%提高到了3.21%,这可能是添加PEAI后生成了二维锡基钙钛矿的缘故,易于在三维锡基钙钛矿上下表面和晶界处生成的二维锡基钙钛矿有利于钝化缺陷,降低缺陷密度,从而提高了器件效率。（2）为进一步调控锡基钙钛矿的禁带宽度并提高薄膜质量和电池性能,在上一工作的基础上,将大分子体积胺盐添加剂PEAI替换为苯乙基溴化胺（PEABr）制备了锡基钙钛矿薄膜和电池器件,研究了PEABr添加量、退火温度和退火时间对锡基钙钛矿薄膜性质及器件性能的影响规律。结果表明,PEABr的最佳摩尔占比为0.3,最佳退火方式亦为80℃/20 min,该条件下所制备锡基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率进一步提高至4.15%。相较于PEAI,添加PEABr后所制备锡基钙钛矿的禁带宽度变大,由前者的约1.41 e V增加至约1.48 e V,而且所得锡基钙钛矿的缺陷密度也由1.19×10cm降低至1.08×10cm。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池两步法 4-甲基-2-戊醇苯乙基碘化胺苯乙基溴化胺二维/三维钙钛矿

氨基酸钝化FASnI3非铅钙钛矿太阳能电池

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

氨基酸钝化FASnI3非铅钙钛矿太阳能电池

作者：顾雯文南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、生产成本低、可柔性制备等诸多优点,成为下一代最有具应用前景的光伏器件之一。自2009年起,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)已经从最初的3.8%提升到25.2%。然而,尽管效率已经接近商业化标准,钙... 详细信息

钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、生产成本低、可柔性制备等诸多优点,成为下一代最有具应用前景的光伏器件之一。自2009年起,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)已经从最初的3.8%提升到25.2%。然而,尽管效率已经接近商业化标准,钙钛矿材料中包含的铅元素仍然限制了其大规模商业化应用。因此寻找可替代的非铅钙钛矿材料迫在眉睫。这其中,锡(Sn)基钙钛矿因具有与铅(Pb)基钙钛矿相似的离子半径、消光系数以及激子结合能等特性而受到广泛关注。与铅基钙钛矿相比,锡基钙钛矿光学带隙更小且电荷迁移率更高,但其也存在薄膜形貌难以控制和极易氧化等问题。越来越多的研究人员针对这些问题不断尝试改进,使得锡基钙钛矿太阳能电池的效率已经达到12.4%。(1)钙钛矿活性层结晶质量是影响器件性能的首要因素。在本论文中,我们以FASnI钙钛矿材料为吸光层,首先针对锡基钙钛矿结晶过快导致膜层质量差的问题,我们尝试优化了前驱体溶剂的比例和反溶剂的种类,最终获得了质量较高、结晶性较好的钙钛矿薄膜。基于改良的FASnI钙钛矿薄膜,我们改进器件结构,用C替换PCBM作为电子传输层,将基础器件的光电转换效率稳定在了4-5%。(2)钙钛矿薄膜表面和晶界的缺陷会导致较高的陷阱态密度,极大影响器件的效率和稳定性。因此钝化表面陷阱态是降低载流子复合速率,提高器件效率的有效途径。在调研了常见的钝化材料后,我们选择在前驱体溶液中引入氨基丙酸盐酸盐(APAC)钝化FASnI钙钛矿表面缺陷,APAC通过FA和Cl的氢键相互作用、-NH与带I空位的Sn I或Sn的配位相互作用以及-COO与Sn的静电吸引钝化FASnI钙钛矿薄膜。随着APAC的引入,FASnI钙钛矿膜层质量、结晶性以及光学性能等都得到了提升,相比于基础器件,FASnI钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从5.13%提升到了6.80%。(3)我们将同时含有二胺阳离子和羧基的2,3-二氨基丙酸盐酸盐(2,3-DAPAC)引入到FASnI钙钛矿体系中。区别于APAC,2,3-DAPAC的二胺阳离子可以提供更多的成键位点,进而更有效的钝化FASnI钙钛矿中的带电缺陷。掠入射广角X射线散射分析(GIWAXS)表明,掺入2,3-DAPAC后,钙钛矿晶体从随机取向调整到～45°优先取向,而这种倾斜可以促进FASnI钙钛矿薄膜中的电荷传输。掺入2,3-DAPAC后,我们获得了致密光滑的高质量钙钛矿薄膜,其具有较少的电荷缺陷和较低含量的Sn。相比于基础器件,在优化了2,3-DAPAC的掺入量为1.5%后,我们将FASnI钙钛矿太阳能电池光电转换效率从5.27%提升到了7.23%,钙钛矿薄膜和器件的储存稳定性也随着薄膜质量的增加而提高。本论文围绕改进FASnI钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性,介绍了以上三个研究工作。我们希望提出的方法能够为锡基钙钛矿太阳能电池的发展提供一些有参考价值的改进思路,也希望锡基钙钛矿太阳能电池能够早日实现商业化。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池氨基酸缺陷钝化晶体取向电荷传输

非铅钙钛矿薄膜及太阳能电池的制备和性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

非铅钙钛矿薄膜及太阳能电池的制备和性能研究

作者：廖敏西南科技大学

学位级别：硕士

本论文着手于如何制备无铅低毒和稳定的新型钙钛矿太阳能电池。主要研究了还原性分子对锡基钙钛矿电池性能的影响,同时也研究了溴掺入铋基钙钛太阳能电池对其电池效率的影响。主要结论如下:环境友好型添加剂2,2,2-三氟乙胺盐酸盐(TFEAC1... 详细信息

本论文着手于如何制备无铅低毒和稳定的新型钙钛矿太阳能电池。主要研究了还原性分子对锡基钙钛矿电池性能的影响,同时也研究了溴掺入铋基钙钛太阳能电池对其电池效率的影响。主要结论如下:环境友好型添加剂2,2,2-三氟乙胺盐酸盐(TFEAC1)与SnF协同使用,以提高基于FASnI的太阳能电池的效率和稳定性。TFEAC1和Cl都存在于膜中,但是仅将Cl结合到钙钛矿的晶格中。添加TFEACl抑制了SnF的偏析,除了更有利的能带排列和改善的Sn4+形成抑制之外,还改善了膜的形态。因此,减少的电荷重组和改进的电荷收集导致效率增强从3.63%到5.30%。设备的稳定性也得到显着提高,在环境中光照350小时后TFEAC1保持60%以上的初始PIC,而在相同测试条件下120小时没有TFEAClex的设备发生故障。然后通过一系列Br/I共混,我们实现了CsBiIBr钙钛矿材料的带隙工程。即CsBiIBr的最低带隙为2.03 eV,而CsBiI的带隙为2.20 eV,因为Br离子的共混原则上通常会因较小的离子导致更大的带隙尺寸和较小的晶格距离。在本文中,他们的电子结构通过光物理表征和DFT计算清楚地揭示和证明。此外,首次制备具有高结晶和取向的紧凑CsBiIBr薄膜,得到PCE为1.15%的冠军器件。随着Br/I比的增加,发现了从P63/mmc到P3?m的相变,并解释了器件的带隙收缩和更好的光电性能。

关键词： 2,2,2-三氟乙胺盐酸盐氯化物掺入高稳定性锡基钙钛矿太阳能电池相变

锡基钙钛矿结晶生长调控策略及其在高效稳定光伏电池中的应用研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

锡基钙钛矿结晶生长调控策略及其在高效稳定光伏电池中的应用研究

作者：周禹含南京邮电大学

学位级别：硕士

近十年来,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池发展迅速,目前其光电转换效率已经超过25%。但是作为吸光层的铅基钙钛矿由于离子铅的毒性问题限制了铅基钙钛矿太阳能电池在商业中的应用,为此有必要发展无铅钙钛矿材料。在诸多无铅钙钛矿中,锡... 详细信息

近十年来,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池发展迅速,目前其光电转换效率已经超过25%。但是作为吸光层的铅基钙钛矿由于离子铅的毒性问题限制了铅基钙钛矿太阳能电池在商业中的应用,为此有必要发展无铅钙钛矿材料。在诸多无铅钙钛矿中,锡基钙钛矿展现出与铅基钙钛矿类似的光学与电学性能。主要原因是:(1)锡离子半径(1.35?)略小于铅离子半径(1.49?);(2)锡离子与铅离子具有相似的外层电子结构;(3)根据Shockley-Queisser极限理论(约1.3e V),锡基钙钛矿材料拥有更合适的带隙(1.2 e V～1.4 e V)。但是锡基钙钛矿的结晶速度极快,Sn易氧化,这些障碍阻止了锡基钙钛矿太阳电池(TPSCs)的效率和稳定性的进一步提升,为此本文针对上述问题进行了以下几个方面的研究:(1)本工作提出使用离子液体甲酸甲胺(MAFa)在前驱体中引入新的中间相加合物SnI·DMSO·MAFa,开发出一种简单可重复的方法用于制备高质量锡基钙钛矿薄膜。这种稳定的中间相加合物能够延缓铵盐和SnI之间的反应速率,从而调节锡基钙钛矿的结晶过程,并在一定程度上抑制了SnI团簇的形成。此外,MAFa中的胺基和羰基可以修复碘空位和未配位的Sn离子缺陷。这些特点最终制备出了高度均匀无孔洞的锡基钙钛矿薄膜。制备的器件展现出了超过10%的光电转换效率(PCE),这一数值与标准器件(6.6%)相比提高了53%。基于MAFa制备的器件在微氧环境中的稳定性得到显著增强,在含有50-100 ppm氧气的N环境下储存2800小时,依然能维持初始效率的78%。(2)本工作将拟卤素铵盐硫氰酸甲胺(MASCN)添加到前驱体中,作为结晶诱导剂调控二三维混合锡基钙钛矿结晶过程。由于SCN与碘离子相近的离子半径和较低的溶解度,结晶过程中将优先形成含MASCN的高结晶度锡基钙钛矿薄膜。又由于MASCN的热稳定性较差,在退火阶段MASCN将会升华,相应晶格位置由碘化甲咪(FAI)原位替代并保留高结晶度。基于结晶诱导策略制备的二三维混合TPSCs最高效率达到11.5%。此外,该策略还使得器件存储稳定性有所提高,在手套箱中存储700h后依然能维持初始效率的80%。(3)本工作提出使用吡啶(Py)作为PEDOT:PSS修饰剂,来提高PEDOT:PSS导电率促进载流子传输。同时Py分子在旋涂阶段能够自下向上进入进入锡基钙钛矿前驱体中,吡啶环上的N原子与Sn产生相互作用,调控二三维混合锡基钙钛矿结晶生长。这种生长基底修饰策略有效提高了二三维混合锡基钙钛矿薄膜的结晶质量,基于该薄膜制备的二三维混合TPSCs最高效率达到10.3%。

关键词：中间相结晶诱导基底修饰高质量薄膜锡基钙钛矿太阳能电池