钙钛矿太阳能电池基本原理和制备方法

7钙钛矿太阳能电池基本原理和制备方法22或AlO层、空穴传输层(HTMs)、金属电极，结构图如图2.1左。第二种是平面23异质结薄膜结构，其层状结构每一层物质依次为透明导电玻璃、ZnO或TiO致密2层、钙钛矿层、空穴传输层(HTMs)、金属电极，结构图如图2.1右。这种结构。由于作为空穴传输层(HTMs)的Spiro-OMeTAD材料制备起来相对比较复杂和昂贵，因而无空穴传输层(HTMs)的钙钛矿太阳能电池的研发也成为科研热点。图2.1(a)“敏化”钙钛矿太阳能电池结构(b)平面异质结钙钛矿太阳能电池结构m能电池，作为光吸收层的钙钛矿CHNHPbI的光吸收系数很高，较薄的钙钛矿敏333化的多孔TiO层可以吸收大量的光源，因而电池可以产生高达17.6mA/cm2的短282形成CHNHPbI纳米晶，此纳米晶具有高吸附性和该覆盖性。此方法使得太阳能333一维的TiO纳米结构，包括纳米棒、纳米管、纳米线等，相比较于由TiO22率更低。TiO薄膜因其有利于电子传输，具有恰当的能级，在传统的敏化结构太2阳能电池中可以作为光阳极。其电荷转移示意图如图2.2左。而由于钙钛矿CHNHPbI具有长的电子扩散长度，且具有双极性输运性质，光生电荷载流子可3332322333333323TiOAlO转移示意图9太阳能电池中的多孔氧化物层可以舍去。将钙钛矿CHNHPbI直接以薄膜的形势3332于液相制备的钙钛矿薄膜。保证TiO致密层上钙钛矿薄膜的连续性和致密性对于222331-xx3钙钛矿CHNHPbI的多种特性使得此薄膜可以兼顾空穴传输层(HTMs)的作333222333的钙钛矿太阳能电池的微观结构，图2.3右为其电荷分离的能级图。钙钛矿CHNHPbI吸收太阳光后将电子和空穴分别注入到TiO和金电极。电荷在TiO层333222图2.3CHNHPbI/TiO异质结太阳能电池结构示意图电荷分离过程的电池能级图33323233332333333CHNHPbI晶体形貌难以控制的难题。首先将具有20纳米直径的多孔氧化钛层上333沉积饱和的PbI溶液；然后待其干燥；最后将沉浸饱和PbI溶液的氧化钛薄膜2233333中由于PbI晶体被限制在氧化钛层上20纳米直径的孔洞内，使得反应产物钙钛2矿CHNHPbI薄膜的形貌得到很好的控制，高质量薄膜制备的可重复性有了大幅333了光电转换效率大15％的钙钛矿敏化太阳能电池。此方法只适用与纳米多孔结Snaith实验组发明双源气象蒸发制备出高质量的平面电池结构的太阳能电33233323323332尽管有机/无机杂化铅卤化物钙钛矿太阳能电池在近几年得到了迅猛的发展，光电转换效率已可达到19.3％，但该类太阳能电池的光吸收层为含铅的钙33x(1-x)3使其重结晶，过滤后即可得到白色固体，重复此步骤；接着将白色固体60℃烘33x(1-x)3旋涂即可制得CHNHSrPbI；最后将其组装成太阳能电池，结构示意图见图33x(1-x)32.7。实验组制备的钙钛矿太阳能电池有效面积为0.06cm2.333出现明显的衍射峰，这两个峰来源于晶面(110)和(220)的衍射。且除这两个。个电池的一些具体光电性能参数。由数据可看出锶取代少量铅后的钙钛矿CHNHSrPbI所组装的太阳能电池其光电性能比原先钙钛C矿HNHPbI所组装33x(1-x)3333与铅离子半径不同，导致钙钛矿的平均容忍因子发生变化也，可能是锶取代铅使钙钛矿化合物的能级结构发生变化因。而扔需要对少铅钙钛矿太阳能电池进行进一步的研究。表2.1四种钙钛矿太阳能电池光电特性参数MeTAD参杂中4-叔丁基吡啶可抑制电荷复合，二亚胺锂则使空穴传输层载流子密度增导率，减小串联电阻以提高电池效率。目前钙钛矿太阳能电池中多采用4-叔丁