收藏本站
收藏 | 论文排版

全钙钛矿叠层太阳能电池的制备及优化

鲁迪  
【摘要】:近年来,基于铅(Pb)卤化物钙钛矿吸光材料的太阳能电池(PSC)的光电转换效率(PCE)已经突破25%。然而依据肖克利奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),单结PSC的效率进一步提升空间有限,因此发展叠层太阳能电池是打破限制、进一步提升PSC效率的最重要途径。叠层太阳能电池能够提高电池转换效率是源于其一般由两个以上的子电池构成,通过在子电池使用不同带隙的半导体材料,可以拓宽太阳能光谱的利用范围。相比其它叠层电池,全钙钛矿串联太阳能电池具有独特的优势,包括钙钛矿材料带隙在较宽的范围内可调,并且吸光系数、迁移率高;基于相同带隙吸光材料的子电池中,PSC的光电转换效率较高、可低温制备并且制造成本较低。本文通过采用Sn-Pb混合窄带隙钙钛矿材料和Br掺杂宽带隙钙钛矿材料分别作为叠层电池的底电池和顶电池吸光材料,采用机械堆叠制备全钙钛矿四端叠层太阳能电池,主要研究内容如下:(1)叠层电池底电池的制备。通过Sn原子代替Pb原子,二者比例为1:1,制备了禁带宽度为1.23 e V的(FASn I_3)_(0.5)(MAPb I_3)_(0.5)钙钛矿吸光层。采用10%的Sn F_2和金属Sn粉作为添加剂抑制Sn~(2+)的氧化并将Sn~(4+)还原为Sn~(2+)。在此基础之上,通过对前驱体溶液浓度、阳离子掺杂及退火温度的优化,制备了厚度达800 nm的吸光层。最终制备的单结窄带隙(1.23 e V)钙钛矿电池ITO/PEDOT:PSS/(FASn I_3)_(0.5)(MAPb I_3)_(0.5)/C_(60)/BCP/Ag的V_(oc)为0.68 V,J_(sc)为32.36 m A/cm~2,FF为63.53%,PCE为13.96%。(2)叠层电池半透明顶电池的制备。通过Br原子代替I原子,Br与I的比例为0.8:2.2,制备了禁带宽度为1.74 e V的MAPb Br_(0.8)I_(2.2)的钙钛矿吸光层。优化空穴传输层(Ni O_x)的制备条件。以此为基础优化了前驱体溶液中Br的来源、前驱体溶液浓度及溶剂比例。最终获得了V_(oc)为1.09 V,J_(sc)为18.49 m A/cm~2,FF为65.07%,PCE为13.08%的电池(ITO/Ni O_x/MAPb Br_(0.8)I_(2.2)/C_(60)/BCP/Ag)。在此不透明顶电池基础上,通过引入高透光率的Ag/Mo O_3界面缓冲层,以ITO为透明顶电极制备了半透明钙钛矿顶电池ITO/Ni O_x/MAPb Br_(0.8)I_(2.2)/C_(60)/BCP/Ag(1 nm)/Mo O_3(3 nm)/ITO/Ag。其V_(oc)为1.07 V,J_(sc)为13.23 m A/cm~2,FF为69.95%,最终PCE为9.86%。此外,制备了对比电池,即基于低禁带宽度(1.56 e V)的MAPb Cl_(0.1)I_(2.9)不透明电池ITO/Ni O_x/MAPb Cl_(0.1)I_(2.9)/C_(60)/BCP/Ag和半透明电池ITO/Ni O_x/MAPb Cl_(0.1)I_(2.9)/C_(60)/BCP/Ag(1 nm)/Mo O_3(3 nm)/ITO/Ag分别获得了18.41%和8.49%的效率。(3)叠层全钙钛矿太阳能电池的组装。将1、2步获得底电池和半透明顶电池通过机械堆叠方式,制备了两种4-T叠层电池,以ITO/PEDOT:PSS/(FASn I_3)_(0.5)(MAPb I_3)_(0.5)/C_(60)/BCP/Ag作为底电池,以ITO/Ni O_x/MAPb Br_(0.8)I_(2.2)/C_(60)/BCP/Ag(1 nm)/Mo O_3(3 nm)/ITO/Ag和ITO/Ni O_x/MAPb Cl_(0.1)I_(2.9)/C_(60)/BCP/Ag(1 nm)/Mo O_3(3 nm)/ITO/Ag作为顶电池,分别获得了15.56%和13.39%的效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前15条
1 张环宇;;太阳能电池用无铅或少铅三维钙钛矿光吸收材料的研究进展[J];金属世界;2019年03期
2 章海;朱华;张天豪;余石金;郭平春;王艳香;杨志胜;;基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展[J];中国陶瓷;2021年06期
3 白宇冰;王秋莹;吕瑞涛;朱宏伟;康飞宇;;钙钛矿太阳能电池研究进展[J];科学通报;2016年Z1期
4 曹汝楠;徐飞;朱佳斌;葛升;王文贞;徐海涛;徐闰;吴杨琳;马忠权;洪峰;蒋最敏;;平面型钙钛矿太阳能电池温度相关的光伏性能时间响应特性[J];物理学报;2016年18期
5 宋志浩;王世荣;肖殷;李祥高;;新型空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展[J];物理学报;2015年03期
6 丁雄傑;倪露;马圣博;马英壮;肖立新;陈志坚;;钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展[J];物理学报;2015年03期
7 王蕾;;新方法:采用“钾”提升新一代钙钛矿太阳能电池性能[J];新能源经贸观察;2018年04期
8 田辉;熊启;刘鹏;张京;韩磊;张宇豪;郑永进;吴立爽;诸跃进;;钛掺杂钙钛矿制备高效率钙钛矿太阳能电池(英文)[J];无机化学学报;2018年09期
9 ;我国开发出一种钛传输层的新型高效钙钛矿太阳能电池[J];钛工业进展;2018年05期
10 Scott;;高效率钙钛矿太阳能电池问世[J];今日电子;2015年12期
11 ;环保型钙钛矿太阳能电池研制成功[J];中国光学;2014年04期
12 张欣茜;刘晨;初增泽;;空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用[J];山东化工;2021年08期
13 ;我国钙钛矿太阳能电池研发获突破[J];钢铁钒钛;2019年01期
14 ;美研制出环保型钙钛矿太阳能电池[J];人工晶体学报;2014年05期
15 ;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
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 付青霞;唐湘兰;黄斌;;钙钛矿太阳能电池长期稳定性的进展[A];第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集[C];2019年
2 孟聪聪;;具有更强稳定性和光伏性能的高取向低维钙钛矿太阳能电池[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
3 赵晋津;黄博远;张颖;刘金喜;李江宇;;钙钛矿太阳能电池力电光多场耦合性能研究[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集(下)[C];2018年
4 杨松旺;邵君;李海艳;陈宗琦;;高稳定性钙钛矿太阳能电池与模块研究[A];第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集[C];2019年
5 禹欣欣;李昆鹏;彭勇;程一兵;;无需旋涂的钙钛矿太阳能电池制备技术[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
6 沈黎丽;李海艳;黄绵吉;龚水平;邵君;赵庆宝;陈宗琦;杨松旺;;碳基介孔型钙钛矿太阳能电池研究[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
7 孟祥悦;陈英初;孟聪聪;;高效稳定全碳基钙钛矿太阳能电池的研究[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
8 付青霞;陈义旺;;异丙醇钼多功能作用于高效介孔钙钛矿太阳能电池:形貌控制和界面工程[A];2016年两岸三地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会(暨第十四届全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告会)论文集——主题D:液晶高分子的电-光-磁效应、器件以及应用[C];2016年
9 龚水平;沈黎丽;黄绵吉;李海艳;邵君;赵庆宝;陈宗琦;杨松旺;;三元混合阳离子钙钛矿太阳能电池制备方法研究[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
10 朱瑞;;高效率反式钙钛矿太阳能电池的研究[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
11 龚辰迪;李恒月;黄可卿;阳军亮;;基于卷对卷印刷技术制备柔性钙钛矿太阳能电池[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
12 何雨桐;齐利民;;碘铅酸添加剂辅助制备高性能钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第十六届胶体与界面化学会议论文摘要集——第二分会:功能微纳米材料[C];2017年
13 赵晋津;黄博远;张颖;刘金喜;李江宇;;钙钛矿太阳能电池铁性畴对光伏性能影响研究[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集(上)[C];2018年
14 王鑫;Chun-Chao Chen;;界面工程制备高效平面钙钛矿太阳能电池[A];第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集[C];2019年
15 王鸣魁;赵晓娟;李浩;;界面工程提升钙钛矿太阳能电池性能[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
16 李猛;魏雪莲;强颖怀;;基于元素掺杂的二氧化钛多孔层对钙钛矿太阳能电池影响的研究[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
17 高集舒;胡杭;王登;陈佳邦;王行柱;徐保民;;从全刮涂到卷对卷印刷——柔性钙钛矿太阳能电池的大规模制备[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集(钙钛矿太阳能电池篇)[C];2018年
18 李杨;徐征;赵谡玲;宋丹丹;乔泊;赵蛟;朱友勤;秦梓伦;孟娟;;基于疏水表面生长的高质量钙钛矿薄膜[A];第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集[C];2017年
19 李智;俞扬;赵增迎;;多层铯掺杂钙钛矿薄膜的制备[A];第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集[C];2017年
20 杨迎国;冯尚蕾;苏圳煌;惠炜;董亚男;王珍;高兴宇;;基于上海同步辐射光源的钙钛矿太阳能电池研究及原位装置研制[A];第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 戚佳斌;钙钛矿太阳能电池的界面调控与可穿戴应用研究[D];东华大学;2020年
2 黄玉茜;提高反式钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的若干策略[D];华中科技大学;2020年
3 孙雪;钙钛矿太阳能电池的电极修饰、优化及其性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2020年
4 孟宪伟;铯基全无机钙钛矿太阳能电池的制备及性能优化[D];吉林大学;2021年
5 李方超;高效高稳定性钙钛矿太阳能电池的界面调控[D];苏州大学;2019年
6 苏丽君;形貌调控与界面修饰对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究[D];山西大学;2021年
7 韩飞;高效和低迟滞钙钛矿太阳能电池的界面调控及性能研究[D];电子科技大学;2020年
8 林俍佑;钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层优化及电荷传输材料的研究[D];华中科技大学;2019年
9 庞振宇;优化氧化锌电子传输层提升钙钛矿太阳能电池光伏性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2021年
10 黄增麒;柔性钙钛矿薄膜结晶调控及其太阳能电池性能研究[D];南昌大学;2020年
11 刘冠辰;钙钛矿太阳能电池电荷传输层的材料设计及器件性能研究[D];长春理工大学;2020年
12 陈志亮;低温高效低成本平面钙钛矿太阳能电池的研究[D];武汉大学;2020年
13 陈昊;高效反式结构钙钛矿太阳能电池[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2020年
14 许桂英;有机/钙钛矿太阳能电池中的界面精确调控及其光伏性质研究[D];苏州大学;2020年
15 陈亮;高效率和稳定的钙钛矿太阳能电池:单晶组分优化与界面调控[D];厦门大学;2019年
16 李静;高效稳定钙钛矿太阳能电池光吸收层的制备与应用研究[D];湖北大学;2020年
17 刘德备;形貌与界面调控制备高效率钙钛矿太阳能电池[D];西南大学;2020年
18 张晓楠;钙钛矿太阳能电池活性层结晶性与界面研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所);2018年
19 吴炯桦;高性能钙钛矿太阳能电池的构筑及界面应力调控研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2020年
20 马俊杰;钙钛矿太阳能电池界面材料及成膜演化机制研究[D];武汉大学;2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 鲁迪;全钙钛矿叠层太阳能电池的制备及优化[D];南京邮电大学;2021年
2 吕凤;低成本制备高效率钙钛矿太阳能电池的研究[D];西南大学;2021年
3 陈康;环境友好型分子提升钙钛矿太阳能电池性能的研究[D];苏州大学;2020年
4 蔡畅;碳基钙钛矿太阳能电池光电性能的研究[D];宁波大学;2019年
5 王美娟;基于氧化锌电子传输层的钙钛矿太阳能电池研究[D];电子科技大学;2016年
6 甘新磊;高效反式钙钛矿太阳能电池的制备研究[D];宁波大学;2020年
7 李思博;季铵盐优化钙钛矿太阳能电池的研究[D];南昌大学;2020年
8 郭姗姗;金属有机框架材料增强钙钛矿太阳能电池稳定性的研究[D];福建师范大学;2020年
9 张育龙;真空蒸镀法制备高稳定性的钙钛矿太阳能电池[D];武汉理工大学;2019年
10 王丹;二步法制备钙钛矿太阳能电池及其光电性能研究[D];东北大学;2016年
11 杨城;钙钛矿太阳能电池中阻抗特性的研究[D];宁波大学;2020年
12 段世淳;新型空穴传输材料的合成及在钙钛矿太阳能电池中的应用[D];哈尔滨工业大学;2020年
13 姚宇军;柔性高效钙钛矿太阳能电池低温制备工艺的研究[D];北京信息科技大学;2020年
14 李雪一;半透明钙钛矿太阳能电池光伏性能及色度评估[D];西安电子科技大学;2020年
15 漆晶晶;空气中制备大面积有机无机杂化钙钛矿薄膜及太阳能电池研究[D];电子科技大学;2020年
16 孙诚;镍基金属有机框架空穴传输层的钙钛矿太阳能电池研究[D];苏州大学;2019年
17 李杭倩;改进两步法制备基于TiO_2的钙钛矿太阳能电池性能研究[D];电子科技大学;2016年
18 王美棋;基于不同方法制备的TiO_2电子传输层对钙钛矿太阳能电池的影响及性能优化[D];东北师范大学;2016年
19 刘文强;杂化钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究[D];河南大学;2015年
20 李倩;基于静电纺丝的柔性钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究[D];东华大学;2020年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 马丹;新方法改进钙钛矿太阳能电池成本低效率高[N];科技日报;2016年
2 记者 刘霞;美研制出环保型钙钛矿太阳能电池[N];科技日报;2014年
3 记者 马爱平;拨开钙钛矿太阳能电池商业化“乌云”[N];科技日报;2016年
4 记者 陈超;科学家发现钙钛矿太阳能电池理论界限[N];科技日报;2015年
5 林小春;中日瑞科学家制成高效率钙钛矿太阳能电池[N];中国建设报;2015年
6 本报实习记者 董梓童;钙钛矿太阳能电池商业化进程加速[N];中国能源报;2020年
7 本报记者 沈春蕾;高效稳定的二维层状钙钛矿来了![N];中国科学报;2020年
8 记者 刘霞;钙钛矿太阳能电池转化效率可达50%[N];科技日报;2013年
9 本报见习记者 卜叶 记者 黄辛;收服电池界的“小哪吒”[N];中国科学报;2019年
10 记者 黄辛;中外科学家合作破解钙钛矿稳定性难题[N];中国科学报;2020年
11 廖洋 刘佳;新方案有望抑制钙钛矿溶液副反应[N];中国科学报;2020年
12 记者 王小龙;碘化铜可让钙钛矿太阳能电池更便宜[N];科技日报;2014年
13 通讯员 桂运安 记者 吴长锋;我学者揭开钙钛矿性能调控秘密[N];科技日报;2020年
14 记者 温才妃 通讯员 吴轩;新研究有望提高钙钛矿太阳能电池性能[N];中国科学报;2021年
15 本报记者 卜叶;给钙钛矿太阳能电池装块“软骨”[N];中国科学报;2020年
16 通讯员 朱琳 记者 金凤;多功能离子液体作溶剂 钙钛矿不再“怕潮湿”[N];科技日报;2021年
17 记者 姚沐水 郑理致 报道组 丰莉莎 通讯员 吴伟华;全球首个钙钛矿光伏地面电站在衢开工[N];衢州日报;2022年
18 记者 葛思佳 通讯员 杨芳;解决钙钛矿难题[N];江苏科技报;2022年
19 本报记者 于海江;钙钛矿组件稳定性实现重大突破[N];中国电力报;2020年
20 本报记者 崔雪芹;钙钛矿太阳能电池:期待与硅“联姻”[N];中国科学报;2020年
 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