基于摻氯有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料的高效太陽能電池研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池是一種非常有前景的基于有機(jī)無機(jī)雜化材料的光伏體系，相比與其他種類的太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池的研究發(fā)展的非常迅速。
　　鈣鈦礦類材料具有非常優(yōu)異的晶體學(xué)特征及光電性能。首先，鈣鈦礦材料擁有近乎完美的結(jié)晶度，這是砷化鎵和晶體硅等無機(jī)太陽能電池材料共有的特征，但制造完美的無機(jī)太陽能材料通常需要非常高的溫度、昂貴的真空設(shè)備和復(fù)雜的生長工藝，而高結(jié)晶度的鈣鈦礦類材料能在低溫下，通過簡易的化學(xué)方法合成。同時(shí)，鈣鈦礦類材料具

2、有優(yōu)異的光吸收性能，此類材料帶隙寬度合適，約為1.5 eV，光吸收能力比有機(jī)染料高10倍以上，400 nm厚的薄膜即可吸收紫外-近紅外光譜范圍內(nèi)的所有光子。另一方面，鈣鈦礦類材料具有長程載流子擴(kuò)散性能，摻氯的甲胺基鹵化鉛的載流子有效擴(kuò)散長度超過了1μm，是有機(jī)太陽能電池材料擴(kuò)散長度的100倍。再者，鈣鈦礦類電池光電轉(zhuǎn)換過程的基本能量損失很小，約為0.4 eV，而商業(yè)化的單晶硅電池能量損失也約為0.4 eV，這個(gè)特性遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的染料敏化電

3、池（0.8 eV）。
　　本研究提出基于鈣鈦礦類材料的平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備思路，采用氯化鉛和碘甲胺為原料反應(yīng)生成雜化鈣鈦礦材料 CH3NH3PbIxCl3-x，作為太陽能電池的光吸收層，采用 FTO作為透明導(dǎo)電電極作為電子收集層，并采用旋涂工藝分別制備出電子傳輸層（二氧化鈦致密層）、光吸收層（鈣鈦礦層）和空穴傳輸層，通過熱蒸鍍技術(shù)蒸鍍金作為空穴收集層，舍棄了傳統(tǒng)敏化太陽能電池中的介孔 TiO2層，簡化了器件結(jié)構(gòu)和制備工藝，制