鈣鈦礦型太陽能電池

鈣鈦礦型太陽能電池第1頁/共15頁鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)

electrons

電極傳輸電子、阻礙空穴鈣鈦礦層

傳輸空穴、阻礙電子

空穴遷移層

holes

典型鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)第2頁/共15頁

太陽能電池中的鈣鈦礦具有ABX3結(jié)構(gòu)一般為立方體或八面體。

A-有機(jī)短鏈或堿金屬陽離子（如CH3NH3、Cs）

B-鉛(Pb)或錫(Sn)等陽離子X-氯、溴、碘等鹵素陰原子

特點：晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、獨特的電池性能、很高的氧化還原、氫解、吸光性、異構(gòu)性、電催化等

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2009年，AkihiroKojima[1]等首次提出將CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3（鈣鈦礦材料）制備成量子點（9-10nm）應(yīng)用到太陽能電池中（染料敏化太陽能電池，簡稱DSSC)。研究在可見光范圍內(nèi)，該類材料敏化TiO2的太陽能電池性能。最后，獲得了3.8%的光電效率。

[1].A.Kojima,K.Teshima,Y.Shirai,T.Miyasaka，organmentalhalideperovskiteasvisible-lightsensitizersforphotovoltaicscells，J.Am.chem.soc.131(2009)6050-6051第4頁/共15頁鈣鈦礦層制作方法

1.液相一步法2.液相兩步法3.氣相共蒸發(fā)沉積法4.氣相輔助液相法

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2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀第6頁/共15頁

2012年，JinHyuckHeo等將一種固態(tài)的空穴導(dǎo)電材料（holetransportingmaterials，簡稱HTM)引入到太陽能電池中，使得電池效率達(dá)到10%左右[3]。

HTM的使用，解決了電池的不穩(wěn)定性與難封裝的問題，使得電池的商業(yè)價值增加。

[3]JinHyuck.Heo,SangHyukIm,etal.J.phys.chem.c2012,116,20717-20721第7頁/共15頁

2013年，Hui-seonKim[4]等人將SPiro-OMeTAD作為空穴導(dǎo)體材料應(yīng)用到太陽能中。

[4]Hui-seonKim.Jin-wookLee,etal.Nanolett.2013,13,2412-2417第8頁/共15頁

2013年，DongqinBi[5]等人研究了三種不同的HTM對電池性能的影響。

1.SPiro-OMeTAD，2.Poly(3-hexylthiophene-2.5-diyl)-P3HT3.4-(diethylamino)-benzaldehydediphenyldrazone-DEH

三者效率依次為8.5%，4.5%和1.6%，SPiro-OMeTAD的電池效率最高。

[5].DongqinBi,LeiYang,etal.J.Phys.Chem.Lett.2013,4,1532-1536第9頁/共15頁

2013年，J.M.Ball等人將Al2O3取代TiO2作為電子傳遞介質(zhì)，研究Al2O3的厚度變化時電池效率，電池效率最高達(dá)到了12.3%[6]。[6].J.M.Ball,M.M.Lee,etal.EnergyEnviron.Sci,2013,6,1739-1743第10頁/共15頁

為了改善TiO2高溫處理會影響技術(shù)的應(yīng)用廣泛度，我國研究人員采用低溫（<120℃）的條件下，在剛性和柔性基底（聚對苯二甲酸乙酯，簡稱PET）上制備太陽能電池。剛性基底上的效率達(dá)到11.5%，柔性基底上達(dá)到9.2%[8]。[8].JingbiYou,ZiruoHong,etal.Nanoletters,2014,8(2):1674-1680第11頁/共15頁

2014年7月，HongweiHan等研制的無空穴傳輸材料可印刷介觀太陽能電池，實現(xiàn)了介觀太陽能電池低成本和連續(xù)生產(chǎn)工藝的完美結(jié)合，獲得了12.84%的光電轉(zhuǎn)換效率，且具有高穩(wěn)定性[9]。

[9].AnyiMei,XiongLi,HongweiHan,etal.science,2014.345:295-297第12頁/共15頁

3.課題研究方向第13頁/共15頁

就目前來看，盡管太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率有了一定的提高，最高效率19.4%。但仍然