近年來,基于溶液處理的鈣鈦礦太陽能電池引起了科研人員們的研究興趣。其主要原因是鈣鈦礦材料有著優(yōu)異的光電性質(zhì),例如強的光吸收,雙極性電荷傳輸能力,平衡的電荷擴散長度和較低的電荷復(fù)合速率等。目前大多數(shù)研究工作都集中在如何提高太陽能電池性能及穩(wěn)定性等方面,而缺少對鈣鈦礦太陽能電池相關(guān)物理過程的深入研究。在鈣鈦礦太陽能電池中,鈣鈦礦層和電荷（電子和空穴）傳輸層對器件的性能都起到至關(guān)重要的作用。通常情況下,內(nèi)吸收（Q）光譜表示鈣鈦礦太陽能電池鈣鈦礦層吸收的總?cè)肷涔庾拥那闆r。鈣鈦礦太陽能電池的內(nèi)吸收直接影響活性層激子的生成,是影響鈣鈦礦太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素之一。因此,分析鈣鈦礦材料的光吸收能力對于優(yōu)化鈣鈦礦層的Q光譜和器件的光電流,以及進一步理解非鈣鈦礦層的光吸收和入射光在電池器件界面處的反射導(dǎo)致的光學(xué)損耗是非常必要的。此外,電荷復(fù)合和收集過程是影響鈣鈦礦太陽能電池內(nèi)量子效率和制約電池能量轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一。鈣鈦礦太陽能電池器件的內(nèi)量子效率（IQE）受到如下物理過程的影響:（1）鈣鈦礦吸收光子后的電荷產(chǎn)生過程,（2）電荷傳輸?shù)诫姌O過程和（3）電荷在電極的收集。在鈣鈦礦太陽能電池中,... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

鈣鈦礦的化學(xué)結(jié)構(gòu)ABX3示意圖，其中A是有機陽離子（綠色），B是金

圖 1.2 太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率記錄1.2 鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的器件基本結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)典的三明治結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦吸光層夾在兩個電極之間，同時為了促進電荷傳輸過程，界面緩沖層會應(yīng)用在鈣鈦礦層和電極之間，如圖 1.3 所示。鈣鈦礦太陽能電池器件的兩種界面緩沖層即電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL），它們可以是有機材料或無機材料。一般情況下，其中一個電極是透明的導(dǎo)電氧化物（TCO），如銦或銦氟摻雜的氧化錫（ITO 或FTO），在某些情況下，也會使用鋁摻雜的氧化鋅（AZO）。器件結(jié)構(gòu)頂部電極通常是沉積的金屬材料鋁，銀或金[22,23]。盡管如此，從電荷收集方式角度考慮可以把鈣鈦礦電池器件分為兩種不同的架構(gòu)，即正式（n-i-p）結(jié)構(gòu)和反式（p-i-n）結(jié)構(gòu)（見圖 1.3）。字母 p，n 和 i 分別代表指是 p 型材料，n 型材料和本征材料(這里指鈣鈦礦材料)。鈣鈦礦電池 n-i-p 結(jié)構(gòu)和 p-i-n 結(jié)構(gòu)之間的主要區(qū)別在于電流流動的方向

圖 1.3 鈣鈦礦電池器件的 (a) 正式結(jié)構(gòu)和 (b) 反式結(jié)構(gòu)。要應(yīng)用在 n-i-p 結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池器件中，因為它需 ITO）電極上。金屬氧化物，如 TiO2，Al2O3和 ZrO2是鈣常用的介孔材料。介孔材料在鈣鈦礦太陽能電池中不僅起用，還具有電荷選擇性傳輸?shù)淖饔�。例如，基于介孔材料器件，不僅有利于鈣鈦礦層的光吸收還有助于更有效地電電荷復(fù)合。但是，介孔 TiO2層需要在高溫（450-500℃）也是制約介孔結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展的一個重要因素[和 n-i-p 結(jié)構(gòu)都是平面鈣鈦礦太陽能電池常用的器件結(jié)構(gòu)。的介孔結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池，平面鈣鈦礦太陽能電池在


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