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文檔簡介
1、伴隨著傳統(tǒng)石化能源的減少,環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,尤其是霧霾天氣已經(jīng)嚴(yán)重影響到人們的日常生活,這迫切需要人們大力發(fā)展可持續(xù)的清潔能源。太陽能具有綠色、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn),是很有前景的一種新能源。
太陽電池具有多種類型,多種結(jié)構(gòu),其中,近幾年發(fā)展較快的就是鈣鈦礦太陽電池。鈣鈦礦太陽電池(簡稱PSCs)屬于全固態(tài)電池結(jié)構(gòu),制備工藝簡單,光電轉(zhuǎn)換效率高。性能較好的鈣鈦礦太陽電池是以CH3NH3PbX3(X=Cl,Br,I)為吸光材料,TiO
2、2為電子傳輸層,Spiro-OMeTAD為空穴傳輸層,F(xiàn)TO為光陽極,Au為對電極組成的。截至目前為止,國際認(rèn)證效率已經(jīng)達(dá)到22.1%,效率的飛速發(fā)展,與材料本身的特性是分不開的。鈣鈦礦材料具有較長的載流子壽命與擴(kuò)散長度、較高的載流子遷移率和吸光系數(shù),以及合適的禁帶寬度等優(yōu)點(diǎn)。但是材料自身的不穩(wěn)定性,并且含有重金屬元素Pb以及Au對電極的成本較高等缺點(diǎn)也阻礙著電池的進(jìn)一步工業(yè)化。
關(guān)于鈣鈦礦太陽電池內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)移的機(jī)理,雖然很多
3、研究人員已經(jīng)進(jìn)行過一些探討,但是還是有很多不清楚的地方。本文采用納秒時(shí)間分辨的瞬態(tài)吸收光譜儀對材料內(nèi)部、電池界面之間的電荷傳輸進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究,并對所得結(jié)果做了定量的分析,為進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽電池光伏性能的表現(xiàn)提供一定的指導(dǎo)。
氯摻雜制備的鈣鈦礦材料比常規(guī)鈣鈦礦CH3NH3PbI3制備的載流子壽命要長很多,本文采用傳統(tǒng)兩步法制備的CH3NH3PbI3材料直接電荷復(fù)合壽命為38 ns,氯摻雜制備的鈣鈦礦材料復(fù)合壽命為110n
4、s,說明后者的擴(kuò)散長度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于前者。通過納秒量級的瞬態(tài)吸收測量,并采用雙指數(shù)擬合,對瞬態(tài)吸收的兩個(gè)動(dòng)力學(xué)衰減過程分別進(jìn)行了解釋:占大部分比例的快過程為材料內(nèi)部直接復(fù)合;小比例的慢過程為間接復(fù)合。通過改變制備工藝,例如:氣體協(xié)助或者溶劑協(xié)助可以提高CH3NH3PbI3的成膜質(zhì)量,盡可能的減少晶體內(nèi)部缺陷,延長載流子的壽命。
鈣鈦礦電池同樣存在界面復(fù)合問題,在電池內(nèi)部,相鄰界面之間的復(fù)合時(shí)間較短(TiO2|CH3NH3PbI3和
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