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拥有良好再现性、稳定性和理想半导性能的钙钛矿电池
发布:lee_9124   时间:2015/7/17 12:24:21   阅读:1698 
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钙钛矿太阳能电池有希望成为新一代低成本、高能效的太阳能电池。GREEN、NIMS的钙钛矿光伏电池研究小组已成功研制出具有良好的重现性、稳定性并且半导性能理想的钙钛矿太阳能电池。
 

图示是扫描电镜下的钙钛矿太阳能电池及其截面示意图。光线穿过透明电极,被钙钛矿层吸收,激发产生正电荷(空穴)和负电荷(电子)。钙钛矿层中的电子迁移到PCBM电子传输层。从透明电极中提取的空穴通过空穴传输层迁移,产生电能。


摘要

1.钙钛矿太阳能电池有希望成为新一代低成本,高能效的太阳能电池。纳米材料科学全球环境与能源研究中心(GREEN)和NMIS的钙钛矿光伏电池研究小组成功研制出具有良好的重现性、稳定性和理想半导体性质的钙钛矿太阳能电池。该研究结果2015年3月发表于Physics Letter。(Kenjiro Miyano,Masatoshi Yanagida,Neeti Tripathi 和Yasuhiro Shirai,文章题目为“Simple characterization of electronic processes in perovskite photovoltaic cells”,四月. Phys. Lett. 106, 093903)

2.六年前,铅卤基钙钛矿(以下简称钙钛矿)已用于太阳能电池材料。钙钛矿太阳能电池有希望成为新一代低成本、高能效太阳能电池。因为它们可在低温条件下制得,如通过自旋涂层。由于其吸光性能强、开路电压高,所以可产生大量电能。因此,钙钛矿太阳能电池方面的研究发展迅速。为确定钙钛矿材料的半导体性质并且制定高效太阳能电池材料的发展方针,NIMS去年十月推出了一个由GREEN领导的“钙钛矿型光伏电池”专案小组。

3.尽管传统的钙钛矿太阳能电池已经表现出较高的转化率,但由于低重复性和取决于扫描电压方向的电流-电压曲线中的滞后性,它们的稳定性还有欠缺。因此,钙钛矿材料的半导体性质尚未确定。按照下面的方法,我们可以成功的制备出重复性好且稳定的钙钛矿太阳能电池:

    Ⅰ.应用过去已开发出的有机太阳能电池的制造技术,我们严格消除其中的水分和氧气,制造造出一个结构简化的钙钛矿太阳能电池。

    Ⅱ.研究结果表明,制备出的钙钛矿太阳能电池性能稳定,并且在电流-电压曲线中未观察到滞后现象。此外,我们发现,钙钛矿太阳能电池材料具有理想的二极管特性,可做为性能优异的半导体。

4.我们提出一种等效电路模型,该模型阐述了钙钛矿材料基于钙钛矿太阳能电池内阻分析的半导体性质。该模型表明,钙钛矿层的导带和价带之间的杂质能级存在电荷转移路径。由于这一转移路径的存在,钙钛矿型太阳能电池的效率在一定程度上会降低。

5.在进一步的研究中,我们将会着眼于杂质能级产生的原因以及它对太阳能电池的影响。此外,我们打算移除杂质能级并且提高太阳能电池的效率,从而达到保护能源和环境的效果。


来源: 材料人网
 
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