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高效率和低成本的钙钛矿太阳能电池的出现,有望突破长期制约柔性薄膜太阳能电池发展的效率与成本的瓶颈问题,为柔性太阳能电池的发展提供了重要的机会。富勒烯及其衍生物是柔性钙钛矿太阳能电池电子传输层的最佳候选材料,亟待深入研究。在本项目执行期间,我们合成了多种新型富勒烯及其衍生物电子传输层材料,制备了基于富勒烯的柔性钙钛矿太阳能电池,探索富勒烯的分子结构和修饰基团对钙钛矿电池器件光伏性能和稳定性的影响,研究了富勒烯电子传输材料的LUMO能级、电子迁移率和表面形貌等因素对钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响,实现了原计划设定的高效率柔性钙钛矿太阳能电池的制备目标。我们开发了含有酯基、苯基和吡啶基等修饰基团的新型富勒烯衍生物作为电子传输材料,研究了修饰基团对电子传递、光伏性能和界面稳定性等的影响。我们构筑了基于全溶液处理的TiO2/C60双层电子传输层柔性钙钛矿器件,效率达到16%,并且经过1500次循环弯折后,电池效率任然保持原来的80%。我们将可以低温溶液处理的CeOx薄膜作为界面层材料引入到PC61BM和Ag电极之间,形成PC61BM/CeOx双电子传输层。PC61BM/CeOx双电子传输层的引入,极大地提高了器件的光照稳定性。此外,我们开展了具有新颖碳笼结构的新型富勒烯的合成工作,为本项目涉及的钙钛矿太阳能电池的研究提供丰富的富勒烯原料。项目的研究成果有望推动具有高效率和高稳定性的柔性钙钛矿太阳能电池的发展,促进钙钛矿太阳能电池的商业化应用。 2100433B
基于钙钛矿型结构材料,可望突破长期制约柔性薄膜太阳能电池发展的效率与成本的瓶颈问题,而富勒烯作为钙钛矿太阳能电池所需的最重要电子传输材料,亟待深入研究。本项目拟设计合成一批新型富勒烯及其功能化衍生物,制备基于柔性衬底的平面异质结钙钛矿太阳能电池,重点探索作为电子传输层的富勒烯衍生物及其组装结构与电池开路电压、短路电流等光伏性能的构效关系,从电子迁移率、界面稳定性、及与钙钛矿材料兼容性和匹配性等多方面出发,研究具有不同碳笼结构和各种修饰基团的富勒烯对钙钛矿电池器件光伏性能的影响,理解高效光电转换的微观机制,优化新型富勒烯作为电子传输材料(甚至界面修饰层)的应用,为发展高效率(能量转换效率高于15%)的柔性钙钛矿太阳能电池提供条件。申请者在新型富勒烯及其衍生物合成、功能化与光伏性质等方面进行了20余年的研究,本项目立足于这一难得的基础,从富勒烯这一重要方面来推进高效柔性太阳能电池的研究。
太阳能发电系统原理2009-03-03 17:19产品销售QQ;252567458 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V,还需要配置逆变器。...
你好!很高兴为你解答,钙钛矿太阳能电池,科学家们在最新研究中发现,一种钙钛矿结构的有机太阳能电池的转化效率或可高达50%,为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍,能大幅降低太阳能电池的使用成本。相关研究...
钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells),是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,即是将染料敏化太阳能电...
钙钛矿是指一类陶瓷氧化物,其分子通式为ABO3;此类氧化物最早被发现,是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物,因此而得名。由于此类化合物结构上有许多特性,在凝聚态物理方面应用及研究甚广,所以物理学家与化学家常以其分子公式中各化合物的比例(1:1:3)来简称之,因此又名"113结构"。呈立方体晶形。在立方体晶体常具平行晶棱的条纹,是高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。
在接受太阳光照射时,钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异,这些载流子或者成为自由载流子,或者形成激子。而且,因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率,所以载流子的扩散距离和寿命较长。
然后,这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集,即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层,最后被ITO收集;空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层,最后被金属电极收集,当然,这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失,如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能,这些载流子的损失应该降到最低。
最后,通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。
钙钛矿晶体为ABX3 结构,一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中,B离子位于立方晶胞的中心,被6个X离子包围成配位立方八面体,配位数为6;A离子位于立方晶胞的角顶,被12个X离子包围成配位八面体,配位数为12,如图 所示,其中,A离子和X离子半径相近,共同构成立方密堆积。
钙钛矿太阳电池中,A离子通常指的是有机阳离子,最常用的为CH3NH3
(RA = 0.18 nm),其他诸如NH2CH=NH2 (RA = 0.23 nm),
CH3CH2NH3 (RA = 0.19-0.22 nm) 也有一定的应用。B离子指的是金属阳离子,主要有Pb2 (RB = 0.119 nm)和Sn2 (RB = 0.110 nm)。X离子为卤族阴离子, 即 I− (RX = 0.220 nm)、Cl−(RX = 0.181 nm)和Br−(RX = 0.196 nm)。
如图a所示,介孔结构的钙钛矿太阳电池为:FTO导电玻璃、TiO2 致密层、TiO2 介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极。
在此基础上,Snaith等把多孔支架层n型半导体TiO2 换成绝缘材料Al2O3,形成如图b所示的一种介观超结构的异质结型太阳电池。
更进一步地,去掉绝缘的支架层,如图c所示,制备出具有类似于p-i-n结构平面型异质结电池。
Gratzel等还在介孔结构基础上将HTM层直接去掉,形成CH3NH3PbI3/TiO2异质结, 制备出一种无HTM层结构,如图d所示。
此外, Malinkiewicz等人把钙钛矿材料作为吸光层用于有机太阳能电池的结构中,如图e。