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知识中心钙钛矿太阳能电池制备方法 钙钛矿太阳能电池 溶液法制备的CH3NH3PbI3这个材料是n型还是p型
2020-12-16 02:11:43
来源：朵拉利品网
2, 钙钛矿型太阳能电池是什么原理
为什么要制备以碳为背电极的钙钛矿太阳能电池高效钙钛矿太阳能电池中， 最常用的吸光材料是CH3NH3PbI3， 其带隙约为1.5 eV[20]， 能充分吸收400~800 nm的可见光， 比钌吡啶配合物N719高出一个数量级。CH3NH3PbI3吸光材料有很好的电子传输能力， 并具有较少的表面态和中间带缺陷， 有利于光伏器件获得较大的开路电压， 是钙钛矿太阳能电池能够实现高效率光电转化的原因。目前常用的空穴传输材料（Hole transport material, HTM）有spiro-MeOTAD、P3HT（聚3-己基噻吩）、CuI和CuSCN等。韩国Noh研究团队[44]以PTAA作为HTM， 所制备的太阳能电池最高光电转换效率为12%。Giacomo等[24]分别以P3HT和Spiro- OMeTAD作为HTM制备钙钛矿太阳能电池， 对比发现两者光电转换效率十分相近， 但引入P3HT的器件开路电压（Voc）达到0.93 V， 高于引入Spiro- OMeTAD器件的开路电压（Voc= 0.84 V）。在引入空穴传输层的钙钛矿太阳能电池中， 对空穴传输层的厚度有较高的要求。例如spiro- OMeTAD层应较薄， 以使空穴从spiro-OMeTAD中传输到对电极的阻力最小化， 而典型钙钛矿吸光材料的电导率一般在10-3S/cm数量级， 为了防止钙钛矿吸光膜层和对电极中发生电流短路现象， spiro- OMeTAD厚度又应适当增加。鉴于以上原因， 空穴传输膜层的厚度必须通过不断的实验探索才能达到最优化。另外， 还可通过采用渗透性更好的空穴传输材料来获得更高的填充系数和光电转换效率。针对目前常用的空穴传输材料spiro-OMeTAD合成路线复杂、价格昂贵等问题， 科研人员研制了一系列易于合成且成本低廉的小分子作为空穴传输材料。Christians和Qin等[45, 46]分别以CuI和CuSCN作为空穴传输材料， 实验结果表明CuI的导电性比spiro-OMeTAD好， 可以有效改善器件的填充因子， 获得6%的光电转换效率； 而CuSCN中空穴传输速率为0.01~0.1 cm2· V/s， 远高于spiro-OMeTAD中空穴传输速率， 使得器件短路电流大大增加， 光电转换效率为12.4%。这些新型无机空穴传输材料在未来大规模研究和应用中， 有望作为spiro-OMeTAD的替代品降低电池的原料成本。最近Fang等[47]采用紫外臭氧表面处理和氯元素界面钝化两个关键技术， 首次在一种结构为FTO/CH3NH3PbI3-xClx /Spiro-OMe TAD/Au无空穴阻挡层的钙钛矿太阳能电池上取得了1.06 V的开路电压和14%的光电转化效率。
3, 钙钛矿型太阳能电池是什么原理
9月30日消息，2017年诺贝尔化学奖大热技术—钙钛矿太阳能电池，武汉理工大学程一兵团队已取得实质性突破，与理想的大规模应用越来越近。钙钛矿太阳能电池是《科学》杂志评选的2013 年度国际上十大科技突破之一，是一种有望进一步降低光伏发电价格的新型光伏体系。武汉理工大学程一兵团队多年来致力于该光伏产品组件的生产技术开发工作。前不久，科睿唯安发布了2017年的各奖项“引文桂冠奖”。自2002年以来，45位获得“引文桂冠奖”的科学家荣膺诺贝尔奖，因此该奖被认为是“诺奖风向标”。今年，科睿唯安化学领域获得“引文桂冠奖”的有三项。其中第三项授予日本的宫坂力（Tsutomu Miyasaka）、韩国的朴南圭（Nam-Gyu Park）以及英国的亨利·J·斯内斯（Henry J.Snaith），他们因为发现并应用钙钛矿材料实现有效能量转换而获奖。北京时间10月4日2017年诺贝尔化学奖就将揭晓，程一兵在获知“钙钛矿太阳能电池技术”成为2017年诺贝尔化学奖“热门”之后，非常兴奋。程一兵团队在上述两项钙钛矿光伏组件的制备技术上的突破，预示着我国科研人员在钙钛矿光伏组件的制备技术上走在了世界的前列。不管是否获奖，实质上确实有着先进的技术，那比获奖差不到哪里。
名词解释
材料
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
钙钛矿
钙钛矿 （Perovskite） CaTiO3 概述：钙钛矿一般为立方体或八面体形状，具有光泽，浅色到棕色。它们可用于提炼钛、铌和稀土元素，但必须是大量聚集时才有开采价值。
本征
本征即物质本身的特征。
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