新型多孔芳香骨架材料的合成及其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-12-11 03:46
隨著環(huán)境污染的日益加劇以及接近枯竭的傳統(tǒng)能源問(wèn)題,越來(lái)越多的人們將目光聚焦在新型可再生能源上。太陽(yáng)能由于不受地域限制并且能量來(lái)源取之不盡用之不竭,因此太陽(yáng)能電池備受青睞。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Perovskite Solar Cell,PSC）在短短的幾年內(nèi)迅速崛起,已經(jīng)成為最具潛力的光伏電池之一�？昭▊鬏敳牧希℉ole Transfer Material,HTM）是PSC的重要組成部分。傳統(tǒng)常用且高效的HTM為Spiro-OMeTAD（正型PSC）和PEDOT:PSS（反型PSC）,但它們存在價(jià)格昂貴、穩(wěn)定性很差和易腐蝕襯底材料等缺點(diǎn),限制了PSC的使用壽命和商品化進(jìn)程。開發(fā)高穩(wěn)定性的HTM材料將推動(dòng)PSC的發(fā)展。多孔芳香骨架材料（Porous Armatic Framework,PAF）具有多孔性和高比表面積、材料種類豐富多元、分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)、以及優(yōu)異的熱和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在氣體分離和存儲(chǔ)、催化、光電化學(xué)及能源等領(lǐng)域。本論文將低成本、高穩(wěn)定性、制備工藝簡(jiǎn)單的多孔芳香骨架材料作為HTM引入到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中,有效的解決了PSC工業(yè)化過(guò)程中遇到的高成本和低穩(wěn)定性等...
【文章來(lái)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
【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）總結(jié)的各類太陽(yáng)能電池效率的發(fā)展歷程
圖 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理。 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Perovskite Solar Cell，PSC）是基于染料敏化太陽(yáng)展起來(lái)的，它使用有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦作為吸光層，如圖 1.3 所示的晶體結(jié)構(gòu)圖。鈣鈦礦的分子式為 AMX3，其中 A 為 CH3NH3+；M 為 P Iˉ或 Brˉ或 Clˉ。與傳統(tǒng)的染料相比，鈣鈦礦具有吸光系數(shù)高、吸收光、載流子遷移率高和擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，使用固態(tài)的空穴傳輸了傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，規(guī)避了染料敏化太陽(yáng)能電池封裝的技術(shù)難題。因礦太陽(yáng)能電池一度成為最有潛力的新型太陽(yáng)能電池，在短短幾年的時(shí)間轉(zhuǎn)換效率就從 3.8%提升至 20%以上，發(fā)展之迅速是眾多薄膜太陽(yáng)能電莫及的。
圖 1.3 鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)。2009 年，Miyasaka 等人首次將鈣鈦礦 CH3NH3PbX3作為光敏劑應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池中，得到 3.8%[3]的光電轉(zhuǎn)換效率，這也是鈣鈦礦作為光敏劑第一次走進(jìn)人們的視野。2011 年，Park 等人制備了基于 CH3NH3PbI3的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池，得到了 6.54%的光電轉(zhuǎn)換效率[4]，該研究證實(shí)了鈣鈦礦是比傳統(tǒng)的 N719 染料更好光敏劑，但由于其使用了液態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)致器件穩(wěn)定性較差。2012 年，Gr tzel 等人將 spiro-OMeTAD 作為空穴傳輸層制備了全固態(tài)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，經(jīng)過(guò)對(duì)器件的優(yōu)化后，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 9.7%[5]，圖 1.4 所示為該電池的結(jié)構(gòu)，該研究成果吸引了大量研究者的目光。同年 Snaith 等人使用CH3NH3PbIxCl3-x作為吸光層，spiro-OMeTAD 作為空穴傳輸層，并且使用惰性多孔 Al2O3代替電子傳輸層介孔 TiO2，得到了 10.9%的光電轉(zhuǎn)換效率[6]。該研究表明鈣鈦礦即可作為吸光層又兼具有電子傳輸?shù)哪芰Α?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化多孔有機(jī)骨架制備氮摻雜多孔碳及其氣體吸附研究[J]. 李艷強(qiáng),賁騰,裘式綸. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
本文編號(hào)：3533954
【文章來(lái)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
【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）總結(jié)的各類太陽(yáng)能電池效率的發(fā)展歷程
圖 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理。 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Perovskite Solar Cell，PSC）是基于染料敏化太陽(yáng)展起來(lái)的，它使用有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦作為吸光層，如圖 1.3 所示的晶體結(jié)構(gòu)圖。鈣鈦礦的分子式為 AMX3，其中 A 為 CH3NH3+；M 為 P Iˉ或 Brˉ或 Clˉ。與傳統(tǒng)的染料相比，鈣鈦礦具有吸光系數(shù)高、吸收光、載流子遷移率高和擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，使用固態(tài)的空穴傳輸了傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，規(guī)避了染料敏化太陽(yáng)能電池封裝的技術(shù)難題。因礦太陽(yáng)能電池一度成為最有潛力的新型太陽(yáng)能電池，在短短幾年的時(shí)間轉(zhuǎn)換效率就從 3.8%提升至 20%以上，發(fā)展之迅速是眾多薄膜太陽(yáng)能電莫及的。
圖 1.3 鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)。2009 年，Miyasaka 等人首次將鈣鈦礦 CH3NH3PbX3作為光敏劑應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池中，得到 3.8%[3]的光電轉(zhuǎn)換效率，這也是鈣鈦礦作為光敏劑第一次走進(jìn)人們的視野。2011 年，Park 等人制備了基于 CH3NH3PbI3的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池，得到了 6.54%的光電轉(zhuǎn)換效率[4]，該研究證實(shí)了鈣鈦礦是比傳統(tǒng)的 N719 染料更好光敏劑，但由于其使用了液態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)致器件穩(wěn)定性較差。2012 年，Gr tzel 等人將 spiro-OMeTAD 作為空穴傳輸層制備了全固態(tài)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，經(jīng)過(guò)對(duì)器件的優(yōu)化后，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 9.7%[5]，圖 1.4 所示為該電池的結(jié)構(gòu)，該研究成果吸引了大量研究者的目光。同年 Snaith 等人使用CH3NH3PbIxCl3-x作為吸光層，spiro-OMeTAD 作為空穴傳輸層，并且使用惰性多孔 Al2O3代替電子傳輸層介孔 TiO2，得到了 10.9%的光電轉(zhuǎn)換效率[6]。該研究表明鈣鈦礦即可作為吸光層又兼具有電子傳輸?shù)哪芰Α?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化多孔有機(jī)骨架制備氮摻雜多孔碳及其氣體吸附研究[J]. 李艷強(qiáng),賁騰,裘式綸. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
本文編號(hào)：3533954
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