收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

染料敏化/钙钛矿太阳电池中光吸收层的微纳结构调控研究

高皓  
【摘要】:在太阳电池中,光吸收层是非常重要的功能层。光吸收层材料及其微纳结构直接影响到电池的光捕获能力和光生载流子的输运性质,最终决定着电池的能量转换效率。随着纳米科技的发展,不同微纳结构造成器件性能的变化得到了广泛关注。本文以染料敏化太阳电池及其衍生出来的钙钛矿太阳电池中的光吸收层为研究对象,通过优化材料的形貌,调控光吸收层的微纳结构,研究材料微纳结构与其光电转换物理性质之间的关系,探索出提升太阳电池器件性能的新途径。作为一种有机、无机复合的光电化学薄膜光伏器件,染料敏化太阳电池(Dye Sensitized Solar Cells,简称DSSCs)一直是光伏领域的研究热点之一。与传统半导体薄膜电池相比,DSSCs具有原材料成本低、制作工艺简单、能耗低、环境友好等优点,但相对较低的效率是其实现产业化的瓶颈。在DSSC中,起光吸收作用的工作电极由透明导电基底和经染料敏化的半导体多孔薄膜(通常为Ti02)构成,其工作性能由染料吸附量和电子收集能力决定。为了同时保持纳米颗粒的高比表面积特性和一维结构的电子定向传输特性,我们利用一种改进的静电纺丝方法将Ti02纳米颗粒组装成一维结构,颗粒在静电力的作用下形成一维排列。这种一维组装结构将通常采用的颗粒完全无序堆积的状态改变为有序堆积的状态,有利于延长电子寿命和增强其定向扩散能力,同时保留了纳米颗粒的高比表面积特性,漫反射光谱测试表明该结构还具备一定的光散射能力,经过优化的电池性能因此提升了约15%。钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cells,简称PSCs)是在DSSCs基础上衍生出来的一种光电转换器件,它保留了DSSCs成本低、易制备的优点,电池效率却有大幅度的提升,近期迅速成为研究领域的热点。这种电池所用到的有机无机杂化钙钛矿材料对湿度非常敏感,通常在高湿度环境下制备的PSC效率都较低。为了分析其中的原因,我们通过改变制备环境中的湿度调控了钙钛矿层不同的形貌结构。实验结果显示,随着相对湿度增加,钙钛矿薄膜更容易呈现出岛状形貌结构,覆盖率会明显降低,导致电池的光透过率上升和性能的下降。进一步的分析表明,在钙钛矿薄膜结晶生长过程中,湿度会在其成核阶段和生长阶段造成不同的影响,这可能是由前驱液过饱和度变化导致的。高湿度下薄膜的成核密度较低,不利于薄膜的平整性和覆盖率,但在后期晶体长大时,高湿度导致结晶过程变慢却有助于提高薄膜结晶性和减少晶体缺陷。因此,快速成核后适度的晶体生长速率可能更有利于生成高质量的钙钛矿薄膜。可以看出,PSCs光吸收层微纳结构调控表现出来的性质与薄膜太阳电池更为相似。此研究工作为高质量钙钛矿薄膜的制备提供了一个可行的思路,对加深理解PSCs的制备工艺及工作机理也有一定的促进作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前11条
1 冯文,夏正才,袁松柳;锰基钙钛矿多层膜中的层间相互作用[J];低温物理学报;2004年03期
2 张瑞珠;师素娟;;钙钛矿包容核废物致密化工艺参数优化[J];华北水利水电学院学报;2008年03期
3 刘冬梅;李小兵;秦赛;朱明;;双钙钛矿La_2NiMnO_6多晶靶材的制备及结构表征[J];化工时刊;2013年07期
4 张玮皓;彭晓晨;冯晓东;;钙钛矿太阳能电池的研究进展[J];电子元件与材料;2014年08期
5 ;美国研制出环保型钙钛矿太阳能电池[J];中国电力;2014年06期
6 郭丽玲;王谦;徐圣东;刘韩星;;(C_6H_5C_2H_4NH_3)_2Cu_xSn_(1-x)I_(4-x)层状类钙钛矿杂合物的制备与性能[J];武汉理工大学学报;2013年07期
7 郭丽玲;翟晓雪;孙璋;刘韩星;;层状类钙钛矿有机-无机杂合物(C_nH_(2n+1)NH_3)_2SnI_4的第一性原理研究[J];武汉理工大学学报;2013年09期
8 亓淑艳;冯静;郭丽琴;张密林;;钙钛矿La_(0.5)Sr_(0.5)Mn_(1-x)Cr_xO_3的制备与磁性研究[J];武汉理工大学学报;2008年01期
9 郭丽玲;李鹏;刘韩星;;层状类钙钛矿有机-无机杂合物(C_nH_(2n+1)NH_3)_2MCl_4的溶解性研究[J];武汉理工大学学报;2008年03期
10 ;文摘[J];铀矿冶;2000年02期
11 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李云龙;孙伟海;卞祖强;黄春辉;;高效的钙钛矿平面异质结太阳能电池研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第37分会:能源纳米科学与技术[C];2014年
2 孟庆波;李冬梅;罗艳红;;界面调控与高效率钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会:有机光伏[C];2014年
3 宋嘉兴;姚诗余;田文晶;;平面异质结低温溶液处理钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会:有机光伏[C];2014年
4 杨月勇;肖俊彦;罗艳红;李冬梅;孟庆波;;基于碳电极高效率钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第30分会:低维碳材料[C];2014年
5 肖立新;郑灵灵;马英壮;王树峰;陈志坚;曲波;龚旗煌;;高效杂化钙钛矿光伏器件[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第17分会:光电功能器件[C];2014年
6 顾卓韦;吴刚;陈红征;;溶胶-凝胶法制备氧化锌-钙钛矿平面异质结太阳电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会:有机光伏[C];2014年
7 张秋菊;李白海;陈亮;;Pt掺杂的CaTiO_3的自再生机理的计算研究[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年
8 苗君;乔利杰;姜勇;;钙钛矿多铁性氧化物异质结的低疲劳反转、磁电双弛豫、及缺陷调控[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年
9 赵永男;孙振;;锆酸钡中空微球的掺杂及发光性能[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
10 刘代俊;徐程浩;;微波对钙钛矿晶体的基本作用[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 高皓;染料敏化/钙钛矿太阳电池中光吸收层的微纳结构调控研究[D];南京大学;2015年
2 王金凤;磁性双钙钛矿陶瓷的制备、结构及物性研究[D];南京大学;2014年
3 李毅;介孔钙钛矿太阳电池及新型氧化物太阳电池的研究[D];中国科学技术大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王卫卫;聚合物电荷传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用[D];苏州大学;2015年
2 代晓艳;TiO_2致密层与钙钛矿吸收层的制备及其光伏性能[D];合肥工业大学;2015年
3 董庆顺;钙钛矿太阳能电池中电荷收集层的研究[D];大连理工大学;2015年
4 冯明巧;热解ZIF-67在DSCs及钙钛矿太阳能电池中的应用[D];大连理工大学;2015年
5 刘舟;基于钙钛矿的有机无机杂化太阳能电池的制备和性能研究[D];北京化工大学;2015年
6 马中生;有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池中界面缓冲层的研究[D];苏州大学;2015年
7 杨娴;双钙钛矿Sr_2CoReO_6和W掺杂双钙钛矿Sr_2FeReO_6的第一性原理研究[D];陕西师范大学;2014年
8 马佳慧;在二氧化钛多孔层制造人工孔从而获得高效钙钛矿太阳能电池[D];吉林大学;2015年
9 吴娴;CuBr_2基有机—无机层状类钙钛矿杂合物材料的合成与表征[D];武汉理工大学;2010年
10 徐圣东;铜掺杂SnI_2基层状类钙钛矿杂合物的结构与性能研究[D];武汉理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 刘霞;钙钛矿材料成为高能效“帮手”[N];中国化工报;2013年
2 常丽君;钙钛矿材料实现电器自充电[N];中国化工报;2014年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978