趋于开路电压理论极限的MAPbBr3和MAPbI3钙钛矿太阳能电池

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yao2042547
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全球能源需求的增长和由此造成的环境问题日渐严峻,光伏技术被认为是解决这一问题的关键。为了制备低成本、高效率、能长期使用并对环境污染小的太阳能电池,大量不同的光伏材料和技术被开发出来。由于有机-无机杂化的卤化物钙钛矿材料拥有高的缺陷容忍度、高光吸收系数等优势,使其成为了光伏材料领域中一颗闪耀的新星。以钙钛矿为光吸收层的钙钛矿太阳能电池成为新一代光伏技术的佼佼者。该技术与低成本,低温处理过程兼容,并可配合柔性基板可以大面积制造使用。钙钛矿太阳能电池的实验室认证效率在过去的9年时间内已达到22.7%。进一步推动其工业应用需要制备可大面积生产的钙钛矿太阳能电池。通过印刷工艺制造的碳电极能够用于制备碘化钙钛矿太阳能电池。本论文中,我们在无空穴传输层的正式MAPbBr3平面型太阳能电池中应用导电碳浆作为对电极,获得了1.57V的开路电压。在AM1.5模拟太阳光照射下,能量转换效率最高达8.7%。同时,器件显示出很小的回滞现象。通过能带位置分析发现MAPbBr3与碳之间界面处的电压损失较MAPbBr3的价带带边值与碳的功函数之间的差值非常小。这意味着存在费米能级钉扎效应或者在MAPbBr3层内存在高度掺杂区域。带边电致发光光谱进一步证明了在MAPbBr3/Ti O2界面不存在电子的反向传输路径。在快速增长之后,钙钛矿太阳能电池的功率转换效率在过去两年中一直停滞在22%左右。接近光伏理论极限的每一个小小的进展都将加深对钙钛矿太阳能电池的内部过程的理解。在本论文的第二项研究中,我们引入氯仿作为反溶剂,利用一步沉积法在大气条件下制备了MAPbI3钙钛矿膜。采用平面结构的MAPbI3太阳能电池,在模拟AM1.5太阳光下获得1.18V的VOC。通过对不同电子传输层(SnO2和Ti O2)以及不同粗糙度的FTO基底进行系统比较研究之后,证明VOC损耗是由于MAPbI3薄膜较差的发光性能所导致。
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