钙钛矿型太阳能电池课件

钙钛矿太阳能电池结构

electrons

电极传输电子、阻碍空穴钙钛矿层

传输空穴、阻碍电子

空穴迁移层

holes

典型钙钛矿电池结构

太阳能电池中的钙钛矿具有ABX3结构一般为立方体或八面体。

A-有机短链或碱金属阳离子（如CH3NH3、Cs）

B-铅(Pb)或锡(Sn)等阳离子X-氯、溴、碘等卤素阴原子

特点：晶体结构稳定、独特的电池性能、很高的氧化还原、氢解、吸光性、异构性、电催化等

2009年，AkihiroKojima[1]等首次提出将CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3（钙钛矿材料）制备成量子点（9-10nm）应用到太阳能电池中（染料敏化太阳能电池，简称DSSC)。研究在可见光范围内，该类材料敏化TiO2的太阳能电池性能。最后，获得了3.8%的光电效率。

[1].A.Kojima,K.Teshima,Y.Shirai,T.Miyasaka，organmentalhalideperovskiteasvisible-lightsensitizersforphotovoltaicscells，J.Am.chem.soc.131(2009)6050-6051

2.国内外研究现状

2012年，JinHyuckHeo等将一种固态的空穴导电材料（holetransportingmaterials，简称HTM)引入到太阳能电池中，使得电池效率达到10%左右[3]。

HTM的使用，解决了电池的不稳定性与难封装的问题，使得电池的商业价值增加。

[3]JinHyuck.Heo,SangHyukIm,etal.J.phys.chem.c2012,116,20717-20721

2013年，Hui-seonKim[4]等人将SPiro-OMeTAD作为空穴导体材料应用到太阳能中。

[4]Hui-seonKim.Jin-wookLee,etal.Nanolett.2013,13,2412-2417

2013年，J.M.Ball等人将Al2O3取代TiO2作为电子传递介质，研究Al2O3的厚度变化时电池效率，电池效率最高达到了12.3%[6]。[6].J.M.Ball,M.M.Lee,etal.EnergyEnviron.Sci,2013,6,1739-1743

为了改善TiO2高温处理会影响技术的应用广泛度，我国研究人员采用低温（<120℃）的条件下，在刚性和柔性基底（聚对苯二甲酸乙酯，简称PET）上制备太阳能电池。刚性基底上的效率达到11.5%，柔性基底上达到9.2%[8]。[8].JingbiYou,ZiruoHong,etal.Nanoletters,2014,8(2):1674-1680

2014年7月，HongweiHan等研制的无空穴传输材料可印刷介观太阳能电池，实现了介观太阳能电池低成本和连续生产工艺的完美结合，获得了12.84%的光电转换效率，且具有高稳定性[9]。

[9].AnyiMei,XiongLi,HongweiHan,etal.science,2014.345:295-297

就目前来看，尽管太阳能电池的转化效率有了一定的提高，最高效率19.4%。但仍然存在以下问题：1.效率低2.电子复合严重3.钙钛矿层制作方法，不易于产业化4.理论研究不足研究方向1.研究钙钛矿层对电池性能的影响2.寻找新材料（光响应范围宽且强的钙钛矿结构、HTM等）

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