钙钛矿太阳能电池中阻抗特性的研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjyjiedabc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
能源问题是21世纪以来人们关注的重点问题,因为能源是人类文明发展所需要的巨大推动力。随着时代的发展,新能源一直被开发与利用。尤其是近年来大家更加注重对于未来发展有利的清洁能源的探索,太阳能以其取之不尽,用之不竭的特性,成为科研工作者关注的重点,钙钛矿太阳能电池因此应运而生。钙钛矿太阳能电池制备工艺简单,所需材料便于获得,在短短的十余年时间内,其光电转换效率从2009的3.8%到2020年已经超过25%,发展迅速。虽然钙钛矿太阳能电池的效率不断提升,但是对于光伏器件自身的物理特性研究做的还不够,特别是一些特殊的光电行为,这对于钙钛矿太阳能电池的进一步发展十分不利。本文主要是通过电化学阻抗谱深入研究钙钛矿太阳能电池的一些特殊光电行为包括电流回滞、光浸润以及负电容现象。具体的研究内容如下:1.在工作条件下,有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)中观察到了回滞效应和光浸润现象,这阻碍了对电池功率输出的精确评估。我们的研究认为,光浸润现象与无滞后PSCs中的电子选择层/钙钛矿界面有关。引入CH3NH3I分子掺杂的[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(PC61BM)作为界面层,可以有效释放或消除这种影响,同时具有最佳的稳定输出效率和高填充因子。电化学阻抗谱得出的电容-电压(C-V)和电容-频率(C-f)曲线表明,PSCs中的光浸润现象主要源自PC61BM/钙钛矿界面处的电荷积累。掺杂在PC61BM中的CH3NH3I阻止了钙钛矿之间的离子运动,同时增强界面处电荷转移效果,从而消除了光浸润现象。此外,还提出了一种结合离子迁移和电荷积累过程来解释PSCs中的光浸润现象和性能改进的模型。2.负电容现象在钙钛矿太阳能电池阻抗特性测量时经常发生,负电容产生的原因却一直处于争论之中。在本文中,我们利用不同结构的倒置器件分别在不同偏压下测量其奈奎斯特图,发现偏压接近器件开路电路且器件性能较差时负电容现象特别明显。我们认为这一现象与电子传输层PC61BM有着密切关系。当施加偏压于器件两端并不断增加偏压会导致器件内建电场被抵消,当内建电场完全被抵消时,离子会向相反的方向移动,从而出现异常的负电容现象。因为性能好的器件游离的离子相对较少,而且PC61BM/钙钛矿界面有一定的吸附作用,所以才没有出现负电容现象。性能较差的器件中存在大量离子PC61BM/钙钛矿界面吸附离子能力有限,当外加电场足够大到能抵消内建电场时,就会使得离子向相反的方向移动,从而出现了负电容的现象。对于这一解释,我们还需做进一步的探索并辅助实验进行验证。
其他文献
由于能源问题日益凸显,可再生能源的生产已成为社会发展的研究热点。其中,以太阳能为代表的不可持续再生资源的开发加剧了对储能装置的需求,如锂硫电池、超级电容器等。另一方面,以氢能为代表的绿色能源凭借其可通过电催化或者光催化分解水而持续性产生的特点,成为理想的传统能源替代物。基于以上考虑,开发高性能、高稳定性的纳米材料应用于上述装置成为解决能源问题的关键因素。在众多的新兴纳米材料中,过渡金属碳氮化物(M
随着大数据、人工智能、物联网等新兴技术的不断发展,由传统生产型制造向服务型、智能型制造转型升级已成为装备制造行业发展的重要趋势。新兴的信息技术正在推动着重型装备企业向着网络化、虚拟化、集成化、协同化、智能化、敏捷化方向发展。在此形势下,以实现资源优化配置为目的的网络化协同制造模式引起了装备制造行业的广泛关注。重型装备产品如挤压机、连铸机等都具有结构复杂,体量庞大,零部件繁多,研制周期长、协同单位多
电化学方法在易微型化、可原位、实时检测等方面具备优点,在分析化学领域中被广泛应用,是目前生物体活性物质分析检测常用的方法。但在生物体内实际检测时,一些待检测的活性物含量较低,且生物体内环境复杂,存在其他干扰活性物质。因此建立高选择性、高稳定性、高准确度以及灵敏度的活性物质分析的电化学方法仍具有巨大挑战。本论文就活体电化学分析研究中存在的问题,基于电化学基本原理和电化学传感技术,构建了生物体内重要生
蜂粮又称蜂面包,天然蜂粮中富含大量营养物质和生物活性成分,与花粉相比,蜂粮更易吸收,蜂粮作为保健食品逐渐被人们接受。但是,人工管理难度大和蜜粉原生态环境严重破坏等原因,经常导致蜂粮不能满足市场的需求。花粉中的过敏蛋白和抗营养因子对花粉的应用范围有很大影响。菌体发酵过程中发生的蛋白水解,可破坏变应原的蛋白表位或改变其表达,从而提高花粉蛋白的免疫活性。本研究从天然油菜花蜂粮中分离优良菌株,进而建立并优
星型聚电解质刷相比于线性聚电解质刷子具有其独特的拓扑结构和更多的末端单体,并且随着刷子接枝密度和自身臂数的增加,星型刷会出现线性刷所不具有的独特的分层现象从而利用了大量靠近接枝基底附近的空隙,因此可以携带更多的酸性或碱性功能性官能团,从而更有利于调控接枝表面的亲水性,吸附性,可用于制作仿生润滑剂改善界面润滑性。在本文中,笔者利用朗之万分子动力学模拟(Langevin Molecular Dynam
纯电动汽车因其零排放、噪音小、具有较大节能环保潜力的优点受到了广泛关注。世界各国政府与各大车企均已将纯电动汽车产业化作为重要发展目标。在此背景下,势必对纯电动汽车的动力性和经济性等也相应地提出更高的要求。同时随着物流行业的发展,纯电动物流车已逐渐被应用于替代传统物流车,以此降低运输成本。基于此,本文以重庆某汽车公司“电动汽车高能效传动系统研究”项目为依托,提出一种用于纯电动物流车的三挡变速系统,并
航空发动机的制造往往集成了制造加工业最高水平,其制造过程更像是工业制造艺术的呈现。随着科学技术发展,仿生表面的加工与减阻机理研究逐渐进入研究人员的视野。研究表明仿生表面在流体减阻方面具有良好表现,将仿生减阻表面应用于航空发动机叶片制造加工,对提高航空发动机气流动力性有十分重大的意义。目前,仿生表面加工主要依靠激光加工和电化学加工方法。虽然仿生结构成型效果较为理想,但加工效率低,加工成本高。砂带磨削
作为钢铁物流的重要环节,原材料运输负责将废钢、煤炭等原材料运输给钢铁生产企业使用。由于生产效率、库房容量等原因,原料运输车辆需要在到达钢厂附近时预约排队,并在停车场区域等待通知进厂卸货。目前钢铁物流领域处于信息化转型初期,相关数据的缺失以及内部复杂的业务逻辑导致原料运输车辆的排队时间难以估计,这极大降低了司机的服务体验。此外,由于排队时间漫长,司机错过预约排队次位导致未及时入厂的情况时有发生,这不
工业高速发展所带来的生态安全问题成为全球面临的最大挑战之一,引起世界各国政府和学术界的高度关注。在诸多生态安全问题中又以水环境安全对人类生产和生活的影响最大。近年来,我国的水环境污染问题与社会工业进步之间的矛盾日显突出。因制药企业、化工厂、染料公司等废水大量排放以及农业化肥的肆意使用,使水体中积聚了越来越多的难降解、有毒、有害的大分子物质,严重威胁着人类的健康以及生态系统的安全。因此,对污水高效、
生产力的不断发展,人类对能源的需求越来越高。由于大量使用化石能源带来的环境污染和能源危机等问题,太阳能引起了人们的重视,因此开发低成本、高效率的太阳能电池近年来受到广泛关注。钙钛矿太阳能电池是其中的热点之一。钙钛矿太阳能电池不仅原材料成本低,生产工艺也非常简单,其中有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在钙钛矿太阳能电池中研究最深入。仅仅十余年的时间光电转换效率已经突破25%,但是由于材料的不稳定,钙钛矿