鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有廉價(jià)高效的優(yōu)異特性,備受光伏研究者關(guān)注,短短十年,它的最高轉(zhuǎn)換效率就達(dá)到25.2%,與Si基太陽(yáng)能電池相當(dāng)。但是,器件穩(wěn)定性不好限制了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化應(yīng)用。用于該太陽(yáng)能電池的有機(jī)空穴傳輸材料價(jià)格昂貴、穩(wěn)定性差。無機(jī)空穴傳輸材料具有制備成本低、工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),因此,研發(fā)與鈣鈦礦吸收材料匹配的無機(jī)空穴傳輸材料是提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性的重要途徑之一。過去數(shù)年,已經(jīng)有許多研究者對(duì)無機(jī)傳輸材料做了大量研究,但相應(yīng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率從理論到實(shí)驗(yàn)上鮮有超過20%。本論文通過器件模擬的方法,采用無機(jī)空穴傳輸材料取代有機(jī)空穴傳輸材料,分別從器件結(jié)構(gòu)和界面修飾兩方面進(jìn)行優(yōu)化,獲得了高效太陽(yáng)能電池的器件參數(shù),這將為以后實(shí)驗(yàn)制備提供重要的理論指導(dǎo),對(duì)未來設(shè)計(jì)高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有指導(dǎo)意義。主要研究?jī)?nèi)容和得到的結(jié)果如下:（1）設(shè)計(jì)了CH₃NH₃PbI₃/CsSnI₃全鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。器件基本結(jié)構(gòu)為FTO/TiO₂/CH₃

【文章來源】： 段倩倩 重慶理工大學(xué)

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各種類型的太陽(yáng)能電池發(fā)展情況

院偷繾喲?淥俾識(shí)嫉玫教嶸?３Ｓ玫慕榭撞牧鮮荰iO2，為了增加電子遷移率，TiO2材料需要高溫煅燒，這增加了制備成本。為降低成本，也有研究者提出利用Al2O3、ZnO、ZrO2等材料替代TiO2[9.20-22]。正式平面結(jié)構(gòu)即在介孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上去除介孔材料，直接在基底上成膜，整個(gè)過程不需要高溫煅燒，降低了制備成本。由于去除介孔結(jié)構(gòu)，采用簡(jiǎn)單的一步法制備的薄膜均勻性較差，會(huì)造成大量的漏電流，所以平面結(jié)構(gòu)的器件一般采用兩步法和化學(xué)氣相沉積法來制備。沒有骨架支撐材料的影響，平面結(jié)構(gòu)在制備柔性器件方面得到了很好的應(yīng)用。圖1.2鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)（a）介觀結(jié)構(gòu)，（b）n-i-p平面結(jié)構(gòu)，（c）p-i-n平面結(jié)構(gòu)反式平面結(jié)構(gòu)是在平面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將電子傳輸層和空穴傳輸層交換位置如圖1.2（c）所示，由于光進(jìn)入鈣鈦礦層需先經(jīng)過空穴傳輸層，所以應(yīng)用于反式平面結(jié)構(gòu)的空穴材料需滿足帶隙合適，透光性好、空穴傳輸能力強(qiáng)等特點(diǎn)，常見的有PEDOT:PSS、PTAA、CuI等[18-19]。反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池采用旋涂法，可直接在基底上旋涂空穴傳輸層，這避免了高溫過程的引入，拓寬了它在柔性器件方面的應(yīng)用。最近，無電荷傳輸層的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池也引起了人們的研究興趣。平面結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池可以去掉空穴傳輸層或電子傳輸層，是因?yàn)殁}鈦礦材料具有雙極輸運(yùn)特性，可以傳輸電子和空穴。器件去掉空穴傳輸層或者電子傳輸層后，使器件制備過程變得簡(jiǎn)單，同時(shí)也降低了制備成本。但是目前無電荷傳輸層的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率還比較低[23-25]，因?yàn)橹苯幼屸}鈦礦層與電極接觸，較大的能帶不匹配度限制了電荷的傳輸，所以在未來還需要改進(jìn)電極與吸收層的能帶結(jié)構(gòu)，來提高無電荷傳輸層鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電性能。

1緒論51.3.2吸收層材料鈣鈦礦太陽(yáng)能電池吸收層通常采用的是有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料，它不是狹義上的CaTiO3材料，而是指廣義上具有ABX3型結(jié)構(gòu)的化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1.3所示[12.26-27]。其中A主要是有機(jī)陽(yáng)離子或金屬陽(yáng)離子（如CH3NH3+、NHHN3+、Cs+），B是金屬陽(yáng)離子（如Pb2+、Sn2+），X是鹵素陰離子（如Cl-、Br-、I-）。吸收層的材料類型和薄膜質(zhì)量對(duì)器件轉(zhuǎn)換效率起著決定性作用，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料因具有制備工藝簡(jiǎn)單、光電特性好、帶隙合適、載流子遷移率高等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于新型太陽(yáng)能電池中[28]。常見的應(yīng)用于新型太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦材料有CH3NH3PbI3、CH3NH3PbIxBr(1-x)、CsPbI3、FAPbI3、MAxFA（1-x）PbI3等[26-29]。圖1.3鈣鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物種類繁多，離子半徑大小各不相同，為了定量的描述鈣鈦礦化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，引入了一個(gè)參數(shù)容忍因子（t）來衡量，其表達(dá)式為[30]：)(2XBXARRRRt式（1-1）RA：A離子半徑大��；RB：B離子半徑大��；RX：X離子半徑大校

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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