高效倒装平面异质结钙钛矿太阳能电池的活性层描摹操控及器材界面调控研讨

  

高效倒装平面异质结钙钛矿太阳能电池的活性层描摹操控及器材界面调控研讨

  近年来,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池因兼具高能量转化功率以及低成本溶液加

  工工艺而成为光伏范畴的研讨热门,其具有多种器材结构,包含介孔结构、正装平面异

  质结结构和倒装平面异质结结构,后者因其结构相比照较简单性、低温溶液制备工艺以及柔性

  器材大规模加工可行性等长处备受国内外课题组重视和研讨。但是,与介孔钙钛矿太阳

  能电池比较,倒装平面异质结钙钛矿太阳能电池首要存在两个问题:首要,平面支架影

  响钙钛矿晶体生长和平坦薄膜的构成;其次,器材能级非抱负匹配,空穴传输资料的功

  函数与钙钛矿吸光层的价带(VB)、电子传输资料的未占有电子的能级最低的轨迹

  (LUMO)与钙钛矿吸光层的导带(CB)以及金属电极功函数存在能量势垒,大大加重

  载流子复合和下降器材开路电压。因而,本论文的首要作业是经过调控钙钛矿吸光层结

  晶特性和薄膜描摹以及引进新式阴极/阳极界面润饰资料来进步倒装平面异质结钙钛矿

  1.在第三章中,咱们选取与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂结构相似的聚合物添

  加剂来操控钙钛矿结晶度和成膜动力学,比照添加剂在DMF和γ-丁内酯(GBL)两种

  溶剂的钙钛矿溶液系统中不同体现行为。研讨之后发现:根据弱溶剂GBL的钙钛矿溶液体

  系中,添加剂与钙钛矿相互效果较温文,在不损坏钙钛矿晶体结构前提下,添加剂可以

  下降钙钛矿资料的结晶度,有用减缓钙钛矿剧烈结晶速度并进步薄膜的覆盖面积,电池

  在添加剂掺杂条件下开路电压高达1.1V,与介孔结构钙钛矿器材适当,成功制备出效

  2.在第四章中,咱们规划开发一种新式胺基功用化共轭聚合物电解质并将其使用

  于倒装平面异质结钙钛矿太阳能电池阴极界面润饰中,经过添加分子主链胺基功用团数

  量来促进新式阴极界面资料在弱极性溶剂异丙醇的溶解性,与常见的阴极界面资料(溶

  剂甲醇)做比照,系统研讨阴极界面资料及其加工溶剂对底层钙钛矿晶体结构和器材性

  能的影响。研讨之后发现:极性较小、分子尺度较大的异丙醇不会对钙钛矿晶体结构发生影

  响,是合适多层钙钛矿器材中溶液加工阴极界面资料的正交溶剂,因而,新式阴极界面

  润饰器材的功率添加至15.0%,阴极界面润饰不仅仅可以下降器材漏电流,还有利于削减

  电子传输层外表的圈套态以及下降阴极界面电子注入势垒,进步载流子传输速率。

  3.在第五章中,咱们规划开发两种具有特定能级结构的醇溶性聚合物作为空穴选

  择层来润饰钙钛矿电池阳极界面,研讨空穴挑选层外表能巨细对钙钛矿结晶和成膜动力

  学的影响,深入探讨空穴挑选层的LUMO和HOMO能级对钙钛矿太阳能电池载流子复

  合动力学以及器材开路电压等功能的影响。研讨之后发现:空穴挑选层外表能与钙钛矿薄膜

  附近,促进钙钛矿结晶性并构成颗粒尺度更大的高覆盖率钙钛矿薄膜,空穴挑选层润饰

  的器材具有更长的载流子复合寿数和更短的载流子抽取时刻,证明空穴挑选层与钙钛矿

  更为匹配的深HOMO能级以及高效阻挠电子的高LUMO能级能更有用按捺器材阳

  极界面圈套态引发的单分子复合,削减电荷圈套,进步载流子抽取速度,空穴挑选层修

  饰器材功率得到进步,尤其是深HOMO能级空穴挑选层润饰的中等带隙器材开路电压

  和功率添加至1.07V和16.6%,宽带隙器材开路电压和功率添加至1.34V和10.3%,这

  是现在文献报导钙钛矿/富勒烯器材结构最高的开路电压,高开路电压宽带隙钙钛矿器

  4.在第六章中,咱们一起在器材阳极引进金属氧化物空穴传输资料以及阴极引进

  高 LUMO 能级的富勒烯衍生物电子传输资料,侧重研讨富勒烯衍生物对钙钛矿吸光层

  外表圈套钝化效果以及电子在富勒烯衍生物/钙钛矿界面抽取功率的差异,深入探讨富

  勒烯衍生物对倒装平面异质结钙钛矿太阳能电池载流子复合动力学以及器材开路电压

  等功能的影响。研讨之后发现:富勒烯衍生物对钙钛矿薄膜具有愈加有用的光致发光猝灭作

  用和电子抽取效果,双界面润饰可以在必定程度上完成对钙钛矿薄膜上下外表更好的钝化以及圈套填

  充效果,其器材具有更长的载流子复合寿数和更短的载流子抽取时刻,证明双界面润饰

  可以愈加有用按捺器材阳极和阴极界面圈套态引发的单分子复合,削减电荷圈套,进步

  载流子抽取速度,双界面润饰钙钛矿太阳能电池功率添加至18.1%,尤其是开路电压增

  加至1.13 V 以及填充因子添加至80%,其半透明器材功率别离高达11.0%和12.6%,平

  均透光率高达 25.6%和 21.5%,是当时报导相似均匀透光率的半透明钙钛矿太阳能电池



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