添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能 被引量：4

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作者 李卓芯 冯旭铮 +3 位作者 陈香港 刘雪朋 戴松元 蔡墨朗 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期30-35,共6页

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙... 该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%(氮气环境,温度40℃)。 展开更多

关键词 钙钛矿太阳电池 宽带隙 结晶度 缺陷钝化 相分离 性能

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1,1’-磺酰基双(2-甲基-1H-咪唑)对宽带隙钙钛矿太阳电池性能的影响

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作者 戴峣 王鹏阳 +1 位作者 赵颖 张晓丹 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期43-50,共8页

对倒置结构,带隙为1.68 eV的钙钛矿太阳电池光吸收层掺杂1,1’-磺酰基双(2-甲基-1H-咪唑),以改善钙钛矿薄膜质量,提高太阳电池性能。空间电荷限制电流(SCLC)测试结果表明,掺杂后的钙钛矿薄膜的缺陷密度明显降低;稳态光致发光光谱(PL)结... 对倒置结构,带隙为1.68 eV的钙钛矿太阳电池光吸收层掺杂1,1’-磺酰基双(2-甲基-1H-咪唑),以改善钙钛矿薄膜质量,提高太阳电池性能。空间电荷限制电流(SCLC)测试结果表明,掺杂后的钙钛矿薄膜的缺陷密度明显降低;稳态光致发光光谱(PL)结果表明,掺杂后的钙钛矿薄膜的非辐射复合被显著抑制;最终太阳电池的开路电压达到1.17 V,光电转换效率达到21.42%,在氮气环境下储存1000 h后,未封装的太阳电池仍能保持初始效率的96%,稳定性显著提高。 展开更多

关键词 钙钛矿太阳电池 晶体生长 宽带隙半导体 钝化 1 1’-磺酰基双(2-甲基-1H-咪唑)

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自组装层修饰溅射氧化镍对刮涂制备的宽带隙钙钛矿太阳电池性能影响研究 被引量：1

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作者 李佳宁 葛欣 +5 位作者 黄子轩 刘振 王鹏阳 石标 赵颖 张晓丹 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第8期1458-1466,共9页

氧化镍作为高效钙钛矿太阳电池中常用无机空穴传输层材料,具有良好的光学透过性及化学稳定性,并且还可以通过磁控溅射等方法进行大面积制备,且成本低廉。然而相比于有机空穴传输材料,氧化镍和钙钛矿界面处的能级失配、缺陷及不良化学反... 氧化镍作为高效钙钛矿太阳电池中常用无机空穴传输层材料,具有良好的光学透过性及化学稳定性,并且还可以通过磁控溅射等方法进行大面积制备,且成本低廉。然而相比于有机空穴传输材料,氧化镍和钙钛矿界面处的能级失配、缺陷及不良化学反应等限制了基于氧化镍空穴传输层的宽带隙钙钛矿太阳电池的性能。为解决这一问题,本文提出了采用(2-(9H-咔唑-9-基)乙基)膦酸((2-(9H-carbazol-9-yl)ethylphosphonic acid,2PACz)自组装层作为氧化镍/宽带隙钙钛矿界面修饰材料。该分子可以有效钝化氧化镍表面缺陷、调节上层钙钛矿的成膜及促进界面电荷传输,最终宽带隙钙钛矿太阳电池的光电转换效率由16.18%提升至18.42%。本工作为氧化镍空穴传输层在宽带隙钙钛矿太阳电池中的应用提供了一种可借鉴的策略。 展开更多

关键词 宽带隙钙钛矿太阳电池 空穴传输层 氧化镍 自组装层 磁控溅射 刮涂法

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宽带隙钙钛矿太阳能电池预旋涂工艺研究

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作者 谭理 李海进 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期228-233,共6页

宽带隙钙钛矿太阳能电池是晶硅-钙钛矿叠层电池的主要组成部分。由于宽带隙钙钛矿材料存在缺陷密度大、相分离严重等问题,限制了宽带隙钙钛矿太阳能电池的发展。为改善这些问题,提出了一种预旋涂方法,即两步法制备钙钛矿薄膜,在碘化铅... 宽带隙钙钛矿太阳能电池是晶硅-钙钛矿叠层电池的主要组成部分。由于宽带隙钙钛矿材料存在缺陷密度大、相分离严重等问题,限制了宽带隙钙钛矿太阳能电池的发展。为改善这些问题,提出了一种预旋涂方法,即两步法制备钙钛矿薄膜,在碘化铅层表面均匀涂覆甲胺乙醇溶液(MES)+苯乙基碘化铵(PEAI)完成预旋涂工艺。通过预旋涂后,器件最佳效率为20.81%,优于未预旋涂器件(19.7%)及单一PEAI预旋涂处理器件(20.2%),同时也表现出优良的稳定性。 展开更多

关键词 钙钛矿太阳能电池 宽带隙 预旋涂 甲胺乙醇溶液 缺陷钝化

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钙钛矿太阳能电池研究进展

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作者 李白茹 方志敏 +4 位作者 王爱丽 罗龙 张罗正 李绿洲 丁建宁 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2598-2624,共27页

作为第三代新兴太阳能电池的代表,钙钛矿太阳能电池自诞生起就发展迅速,其小面积器件效率已经达到26.7%的高水平。本文系统性地回顾了钙钛矿太阳能电池的最新研究进展,涵盖了单结和叠层结构的最新发展,以及其产业化和空间应用潜力。首先... 作为第三代新兴太阳能电池的代表,钙钛矿太阳能电池自诞生起就发展迅速,其小面积器件效率已经达到26.7%的高水平。本文系统性地回顾了钙钛矿太阳能电池的最新研究进展,涵盖了单结和叠层结构的最新发展,以及其产业化和空间应用潜力。首先,介绍了单结钙钛矿太阳能电池的不同带隙特性,包括常规带隙、宽带隙和窄带隙钙钛矿材料,分析了它们在光吸收和能量转换效率方面的优势与挑战。其次,探讨了钙钛矿基叠层太阳能电池的多种设计,包括钙钛矿-晶硅叠层电池和全钙钛矿叠层电池,强调了叠层结构在提高光电转换效率和拓宽应用范围方面的潜力。在产业化方面,本文分析了大面积钙钛矿太阳能模组的光伏性能和制备技术的发展,展示了这一领域的商业化进程及其面临的技术和市场挑战。同时,本文还关注了钙钛矿太阳能电池在空间应用中的前景,强调其在极端环境条件下的可靠性和效率。最后,总结了钙钛矿太阳能电池的当前成就和未来展望,提出了持续研发和技术突破对推动这一领域发展的重要性。随着技术的不断进步,钙钛矿太阳能电池有望在可再生能源领域发挥更大作用,为全球能源转型贡献力量。 展开更多

关键词 钙钛矿太阳能电池 宽带隙 窄带隙 叠层 产业化 空间应用

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宽带隙卤化铅钙钛矿薄膜表/界面性能优化

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作者 宋烈轩 邱建航 《表面技术》 北大核心 2025年第14期215-222,共8页

目的 提高宽带隙卤化铅钙钛矿薄膜的光电转换性能和湿稳定性。方法 在前驱体溶液中掺杂15%(物质的量分数)甲基氯化胺(MACl),在薄膜表面旋涂丁基溴化胺(BABr)、己基溴化胺(HABr)及辛基溴化胺(OABr)。结果 掺杂MACl后,薄膜的晶粒尺寸增大... 目的 提高宽带隙卤化铅钙钛矿薄膜的光电转换性能和湿稳定性。方法 在前驱体溶液中掺杂15%(物质的量分数)甲基氯化胺(MACl),在薄膜表面旋涂丁基溴化胺(BABr)、己基溴化胺(HABr)及辛基溴化胺(OABr)。结果 掺杂MACl后,薄膜的晶粒尺寸增大,薄膜晶界处PbI_(2)缺陷减少,薄膜体相的载流子传输得到改善。薄膜在埋底界面的浸润性提升,薄膜的光致发光强度降低,光生空穴在薄膜埋底界面的传输过程得到优化,薄膜的光电转换性能得以提升。长链烷基溴化物对薄膜进行表面处理后,钙钛矿薄膜及电子传输层薄膜的表面电势均有所降低,OABr处理后的钙钛矿薄膜与电子传输层薄膜之间的表面电势差最小,说明光生电子在界面传输时的能量损失最小。此外,长链烷基溴化物还可以提升钙钛矿薄膜表面的浸润性,OABr处理后的薄膜表面浸润性最好。同时,经OABr处理后,薄膜的光电转换性能和湿稳定性得以提升。结论 经过MACl体相掺杂和OABr表面处理后,宽带隙卤化铅钙钛矿薄膜的光电转换性能和湿稳定性显著提升。在基于ITO/MeO-2PACz/MACl掺杂及OABr表面处理的宽带隙卤化铅钙钛矿薄膜(1.79 eV)/PCBM/BCP/Ag结构的反型钙钛矿太阳能电池器件中,实现了1.26 V的开路电压和17.47%的能量转换效率。 展开更多

关键词 卤化铅钙钛矿薄膜 半导体薄膜 宽带隙半导体 表面和界面 光电转换

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钙钛矿/晶硅叠层太阳电池关键材料与技术研究进展 被引量：2

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作者 李梓进 王维燕 +2 位作者 李红江 黄金华 徐清 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期21061-21071,共11页

太阳电池要成为常规能源需不断提高光电转换效率、降低电池成本。叠层太阳电池采用不同禁带宽度的材料吸收太阳光,可减少高于带隙的高能量太阳光的热化损失,以及低于带隙的低能量太阳光不能被吸收的损失,提高电池光电转换效率。近几年,... 太阳电池要成为常规能源需不断提高光电转换效率、降低电池成本。叠层太阳电池采用不同禁带宽度的材料吸收太阳光,可减少高于带隙的高能量太阳光的热化损失,以及低于带隙的低能量太阳光不能被吸收的损失,提高电池光电转换效率。近几年,钙钛矿/晶硅叠层太阳电池因具有带隙匹配、光电转换效率高、工艺简单等特性,成为新兴的研究热点。经过近五年的发展,钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的光电转换效率已被快速提升至28%。要实现高效的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池,关键材料与结构的发展必不可少。钙钛矿/晶硅叠层电池主要包括四端和两端结构。其中两端叠层电池,因仅需要一个透明电极,有利于减少寄生吸收、降低成本,成为主流钙钛矿/晶硅叠层电池结构。除了结构改进外,开发高质量的关键材料对高效叠层电池也十分重要。首先,钙钛矿顶电池的金属电极需要替换成透明电极,使得透过顶电池的太阳光能被底电池吸收。目前主流的体系为透明导电氧化物。其次,钙钛矿顶电池的理想带隙为1.7~1.8 eV,因此需要开发高质量的宽带隙钙钛矿电池,以实现开路电压的增益。最后,两端叠层电池的中间界面层起复合载流子和调控光传输的双重作用,需要探寻具有优异光电特性的界面层材料。目前主流的中间界面层体系包括氧化铟锡、掺杂纳米硅以及含纳米硅的氧化硅薄膜等。虽然通过关键材料和结构的发展,叠层电池光电转换效率已经达到28%,但距43%的极限效率还有一定的差距,需进一步提高叠层电池的短路电流密度、开路电压等光伏特性参数。为提高叠层电池的短路电流密度,需降低载流子传输层、透明电极、中间界面层的寄生吸收损失,同时通过绒面结构、减反层、折射率匹配的界面层等光管理手段降低界面的反射损失。提高叠层电池开路电压的关键是提高宽带隙钙钛矿电池的开路电压。通过上述光电管理协同作用,叠层电池光电转换效率有望突破30%。本文以钙钛矿/晶硅叠层太阳电池性能发展为主线,首先简要介绍了叠层电池的结构及光电性能发展历史;然后介绍叠层电池的关键材料,重点包括透明电极、中间界面层、宽带隙钙钛矿电池;在此基础上,分析叠层电池光电转换效率制约因素及提升途径;最后对叠层电池的高效化、大面积、稳定性的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 钙钛矿/晶硅叠层太阳电池 透明电极 中间界面层 宽带隙钙钛矿电池 光管理

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基于硫氰酸亚铜的n-i-p型钙钛矿太阳电池界面能级匹配及稳定性的初步研究 被引量：1

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作者 侯世欣 崔兴华 +6 位作者 王鹏阳 黄茜 丁毅 李跃龙 张德坤 赵颖 张晓丹 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第9期1590-1598,共9页

宽带隙的无机空穴传输材料硫氰酸亚铜(CuSCN)具有低成本、高载流子迁移率、良好的稳定性,以及优异的光透过性等优点,是一种非常有潜力的空穴传输层材料。但是目前基于CuSCN空穴传输层的n-i-p型钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)... 宽带隙的无机空穴传输材料硫氰酸亚铜(CuSCN)具有低成本、高载流子迁移率、良好的稳定性,以及优异的光透过性等优点,是一种非常有潜力的空穴传输层材料。但是目前基于CuSCN空穴传输层的n-i-p型钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)比基于spiro-OMeTAD的电池效率低很多,其主要原因为电池的开路电压较低。本研究团队发现钙钛矿吸收层带隙对基于CuSCN的电池开路电压有较大的影响,本文分别制备了基于带隙为1.55 eV,1.60 eV以及1.65 eV的钙钛矿太阳电池,其中基于CuSCN的器件的效率分别为12.8%,14.4%,10.7%(基于spiro-OMeTAD的钙钛矿太阳电池效率分别为20.8%,19.1%和17.5%)。通过研究发现1.60 eV带隙的钙钛矿能够与CuSCN空穴传输层(HTL)之间形成较好的界面能级匹配,获得最高的效率,电池的开路电压能够达到1.06 V,电池PCE为14.4%。更重要的是在相对湿度(RH)30%~40%的空气中,未封装的基于CuSCN HTL钙钛矿太阳电池经过120℃处理1 h后仍能够保持原来性能的92.4%,而基于spiro-OMeTAD HTL钙钛矿太阳电池只能保持原来性能的49.7%。这表明基于CuSCN的n-i-p型钙钛矿太阳电池具有良好的热稳定性,是制备稳定钙钛矿太阳电池的理想空穴传输材料之一。 展开更多

关键词 n-i-p型钙钛矿太阳电池 CUSCN 钙钛矿吸收层带隙 能级匹配 稳定性

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连续旋涂提高钙钛矿太阳电池开路电压的研究 被引量：3

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作者 张鑫亮 马忠权 刘正新 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1588-1594,共7页

在钙钛矿太阳电池的制作过程中,通过改善旋涂方法和条件,可大大提高钙钛矿吸收层的结晶性以及太阳电池的光电转换性能。与常规的一次性旋涂方法相比,采用连续二次旋涂方法制作的钙钛矿薄膜更加致密,结晶性明显提高。旋涂时前驱液和衬底... 在钙钛矿太阳电池的制作过程中,通过改善旋涂方法和条件,可大大提高钙钛矿吸收层的结晶性以及太阳电池的光电转换性能。与常规的一次性旋涂方法相比,采用连续二次旋涂方法制作的钙钛矿薄膜更加致密,结晶性明显提高。旋涂时前驱液和衬底的温度会影响钙钛矿层的晶体结构,温度为60℃时,钙钛矿的平均晶粒尺寸约为500 nm,且晶粒之间致密排列,导致光学带隙增加。采用连续二次旋涂方法,在加热温度为60℃时制作的钙钛矿太阳电池的光电转换效率达到14.7%,其中短路电流密度、开路电压和填充因子分别为18.9 mA/cm^2、1.13 V和69%。与常规钙钛矿太阳电池相比,开路电压提高约100 mV。依据暗态J-V测试结果,二次旋涂工艺条件下,该光伏器件的反向饱和电流密度约为10^-5m A/cm^2,比一次旋涂工艺降低3个数量级。 展开更多

关键词 钙钛矿太阳电池 二次旋涂 结晶性 光学带隙 反向饱和电流密度

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中国科学家酋创新型太阳电池

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《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期624-624,共1页

日前，厦门大学一课题组研发成功一种新型太阳电池，即将氧化锌和硒化锌两种宽带隙半导体材料用在太阳电池中，从而大大稳定了太阳电池的性能并使其寿命延长。这也是国际上首次实现了宽带隙半导体在太阳电池中的应用。

关键词 太阳电池 中国科学家 宽带隙半导体材料 创新型 厦门大学 寿命延长 课题组 硒化锌

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提升基于钙钛矿的叠层太阳能电池稳定性的策略 被引量：3

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作者 周文韬 陈怡华 周欢萍 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第4期108-126,共19页

近年来,基于有机无机金属卤化物钙钛矿的叠层太阳能电池引起了巨大的研究热潮。但是,不稳定性限制了其商业化。适用于顶部子电池的宽带隙钙钛矿存在相不稳定性,而适用于底部子电池的窄带隙钙钛矿存在空气不稳定性。首先,我们总结了提升... 近年来,基于有机无机金属卤化物钙钛矿的叠层太阳能电池引起了巨大的研究热潮。但是,不稳定性限制了其商业化。适用于顶部子电池的宽带隙钙钛矿存在相不稳定性,而适用于底部子电池的窄带隙钙钛矿存在空气不稳定性。首先,我们总结了提升基于钙钛矿的叠层太阳能电池稳定性的最新进展。然后,我们系统地分析了导致宽带隙钙钛矿的相不稳定性和窄带隙钙钛矿的空气不稳定性的原因,并为解决这些不稳定性问题总结了合理的策略。我们也简短地总结了中间层带来的不稳定性以及相应的解决措施。最后,我们回顾了钙钛矿材料固有的本征不稳定性和相应的改进方法,这对于将来发展更稳定的叠层太阳能电池中是必要的。我们认为随着对钙钛矿子电池的理解越来越深入,基于钙钛矿的叠层电池特别是钙钛矿/硅叠层电池将会迅速商业化。 展开更多

关键词 钙钛矿 叠层太阳能电池 稳定性 宽带隙 窄带隙

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