钙钛矿太阳能电池.ppt

文档介绍：钙钛矿太阳能电池应用研究—材料科学导论ApplicationofPerovskiteSolarCells全华锋,路顺茂,王晨宇,薛伟,唐川低维材料及其应用教育部重点实验室,湘潭大学,湖南,411105材料科学与工翟学院SCHOOLOFMATERIALSSCIENFANDENGINEERING汇报内容背景介绍及发展史器件结构及原理吸光材料的成膜技术及制备问题及前景展望研究背景随着重工业的日益发达,煤炭石油等不可再生资源频频告急,能源问题日益成为国际社会经济发展的瓶颈,加之对不可再生资源的不当使用,环境问题愈发严重人类生存受到极大威胁。太阳能等环保可再生资源日益受到人类关注,因此,太阳能电池也走进人们的生活太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。又4种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片它只要被光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏简称光伏I邓林龙,谢素原,黄荣彬,:自然科学版,2015,54052]梁栋,,2015研究背景Midleandertest发展历史传统的非晶硅太阳能电池,经过多年的发展,,近年来出现的新型太阳能电池如有机太阳能电池(OPV)、钙钛矿太阳能电池、染oPV/perovskite料敏化太阳能电池(DSSC)和量子点太阳能电池((quantumdotsolarcells),发展较快,光电转换效率图1各类太阳能电池光电转换率折线图提升明显。时间制备工艺能量转换率(%)2009Miyasaka(宫坂)以钙钛矿型有机/]林龙谢素原,黄荣彬等钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展厦门大学学报:自然科学版,2015,5403光电理论在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提电子光电效应的「如果入射光子的能量h大于逸出功W(指从原子键结中移出一个电子所需的最小能量)那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量Ek(表示动能最大的光电子所具有的动能),也就是说有些光电子具有一定的EkEhv-Wo动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样,所以它们就吸收了光子的能量并爱因斯坦光电效应方程从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。汇报内容>背景介绍及发展史你及真光材料的政限技术机备问题及前景展望器件结构及原理钙钛矿晶体结构(ABXA:CH3NH3、CH3CH2NH3+、NH2CH=NH2+等B:Pb+、Nb+、Ti4+、Fe3+等X:C、Br-、I、O2等图2钙钛矿晶体结构示意图在ABX3晶体中,BX构成正八面体,BX6之间通过共用顶点X连CH,NH3接,构成三维骨架,A嵌入八面体间隙中使晶体结构得以稳定。因此该光活性吸收材料呈现出一定的铁电性、非线性光学性和电光性等。CH3NH3PbI低温态为正交相,高于162K时,为四方相;HNH,PblTetragonalCH,NH,Pbl时,为立方相。高温立方相晶体结图3CH3NHPbI晶体结构示意图构具有最大的电子传导特性器件结构及原理钙钛矿太阳能电池器件结构及制备背电电极钙铽矿吸收层CHANHPbl,D,多孔支梨层H,NH,Pbl,(光入射面)H时的图4钙钛矿太阳能电池结构示意图及SEM照片由掺杂***SnO2(fluorine-tin-oxide,FTO)导电玻璃、电子传输层(ETM)、钙钛矿吸收层(如CHNH3Pb3、CH3NH3Pbl2C、CHNH3PbBr3等)、空穴传输层(HTM和金属对电极组成。电子传输层(ETM)多为ZnO、TO2等,空穴传输层(HTM)多为spo-OMeTadFTAA、H3MT、PEDOT:PASS等固态介质材料器件结构及原理钙钛矿太阳能电池器件结构及制备HTMPerovskite/Ti0SaadaPerovskiteFTOglassFTOglass图5钙钛矿太阳能电池界面,介孔结构(左);平面异质结构(右)FTO/玻璃旋涂多孔沉积钙钛旋涂HTM镀金属对复合衬底ETM薄膜矿吸收层薄膜电极电子传输层(ETM)多为znO、TO2等,500~550℃退火处理,厚度约为300nm。空穴传输层(HTM)多为Spiro-OMeTad、FTA、P3HT、PEDOT:PASS等,和下方的ETM/钙钛矿