鈣鈦礦太陽能電池基本原理和制備方法

7鈣鈦礦太陽能電池基本原理和制備方法22或AlO層、空穴傳輸層(HTMs)、金屬電極，結(jié)構(gòu)圖如圖2.1左。第二種是平面23異質(zhì)結(jié)薄膜結(jié)構(gòu)，其層狀結(jié)構(gòu)每一層物質(zhì)依次為透明導電玻璃、ZnO或TiO致密2層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層(HTMs)、金屬電極，結(jié)構(gòu)圖如圖2.1右。這種結(jié)構(gòu)。由于作為空穴傳輸層(HTMs)的Spiro-OMeTAD材料制備起來相對比較復雜和昂貴，因而無空穴傳輸層(HTMs)的鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)也成為科研熱點。圖2.1(a)“敏化”鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)(b)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)m能電池，作為光吸收層的鈣鈦礦CHNHPbI的光吸收系數(shù)很高，較薄的鈣鈦礦敏333化的多孔TiO層可以吸收大量的光源，因而電池可以產(chǎn)生高達17.6mA/cm2的短282形成CHNHPbI納米晶，此納米晶具有高吸附性和該覆蓋性。此方法使得太陽能333一維的TiO納米結(jié)構(gòu)，包括納米棒、納米管、納米線等，相比較于由TiO22率更低。TiO薄膜因其有利于電子傳輸，具有恰當?shù)哪芗墸趥鹘y(tǒng)的敏化結(jié)構(gòu)太2陽能電池中可以作為光陽極。其電荷轉(zhuǎn)移示意圖如圖2.2左。而由于鈣鈦礦CHNHPbI具有長的電子擴散長度，且具有雙極性輸運性質(zhì)，光生電荷載流子可3332322333333323TiOAlO轉(zhuǎn)移示意圖9太陽能電池中的多孔氧化物層可以舍去。將鈣鈦礦CHNHPbI直接以薄膜的形勢3332于液相制備的鈣鈦礦薄膜。保證TiO致密層上鈣鈦礦薄膜的連續(xù)性和致密性對于222331-xx3鈣鈦礦CHNHPbI的多種特性使得此薄膜可以兼顧空穴傳輸層(HTMs)的作333222333的鈣鈦礦太陽能電池的微觀結(jié)構(gòu)，圖2.3右為其電荷分離的能級圖。鈣鈦礦CHNHPbI吸收太陽光后將電子和空穴分別注入到TiO和金電極。電荷在TiO層333222圖2.3CHNHPbI/TiO異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖電荷分離過程的電池能級圖33323233332333333CHNHPbI晶體形貌難以控制的難題。首先將具有20納米直徑的多孔氧化鈦層上333沉積飽和的PbI溶液；然后待其干燥；最后將沉浸飽和PbI溶液的氧化鈦薄膜2233333中由于PbI晶體被限制在氧化鈦層上20納米直徑的孔洞內(nèi)，使得反應產(chǎn)物鈣鈦2礦CHNHPbI薄膜的形貌得到很好的控制，高質(zhì)量薄膜制備的可重復性有了大幅333了光電轉(zhuǎn)換效率大15％的鈣鈦礦敏化太陽能電池。此方法只適用與納米多孔結(jié)Snaith實驗組發(fā)明雙源氣象蒸發(fā)制備出高質(zhì)量的平面電池結(jié)構(gòu)的太陽能電33233323323332盡管有機/無機雜化鉛鹵化物鈣鈦礦太陽能電池在近幾年得到了迅猛的發(fā)展，光電轉(zhuǎn)換效率已可達到19.3％，但該類太陽能電池的光吸收層為含鉛的鈣33x(1-x)3使其重結(jié)晶，過濾后即可得到白色固體，重復此步驟；接著將白色固體60℃烘33x(1-x)3旋涂即可制得CHNHSrPbI；最后將其組裝成太陽能電池，結(jié)構(gòu)示意圖見圖33x(1-x)32.7。實驗組制備的鈣鈦礦太陽能電池有效面積為0.06cm2.333出現(xiàn)明顯的衍射峰，這兩個峰來源于晶面(110)和(220)的衍射。且除這兩個。個電池的一些具體光電性能參數(shù)。由數(shù)據(jù)可看出鍶取代少量鉛后的鈣鈦礦CHNHSrPbI所組裝的太陽能電池其光電性能比原先鈣鈦C礦HNHPbI所組裝33x(1-x)3333與鉛離子半徑不同，導致鈣鈦礦的平均容忍因子發(fā)生變化也，可能是鍶取代鉛使鈣鈦礦化合物的能級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化因。而扔需要對少鉛鈣鈦礦太陽能電池進行進一步的研究。表2.1四種鈣鈦礦太陽能電池光電特性參數(shù)MeTAD參雜中4-叔丁基吡啶可抑制電荷復合，二亞胺鋰則使空穴傳輸層載流子密度增導率，減小串聯(lián)電阻以提高電池效率。目前鈣鈦礦太陽能電池中多采用4-叔丁