钙钛矿太阳电池光吸收层纳米材料研究进展

2013年钙钛矿太阳电池的研究取得突破性进展,目前成为国内外研究的热点前沿技术,3年时间国内外发表相关研究论文近千篇,公开发明专利千余件。由于钙钛矿太阳电池性能的稳定性比较差以及相关配套材料的技术开发未跟上,严重影响了钙钛矿太阳电池的扩大研究和产业化步伐。从新公开的钙钛矿太阳电池的专利内容入手,综述了钙钛矿太阳电池光吸收层骨架纳米材料的组成、主要作用、制备方法、应用方法、相关专利的技术进展、存在的难点问题和改进方向,以拓宽专业技术人员的研究开发思路,针对钙钛矿太阳电池对纳米材料的技术要求开发专用的纳米材料,为钙钛矿太阳电池的扩大研究和产业化提供配套的纳米材料。

液晶光阀复合光吸收层的吸收系数研究

用传统的热蒸发的方法制备了厚度为800 nm,结构为S iO+CdT e+VOPc+CdT e+S iO的新型液晶光阀复合光吸收层。分析了液晶光阀对光吸收系数的要求。得到了在最优的工艺条件下红绿蓝三色的吸收系数达到Rα=7.8×105cm-1、αG=6.8×105 cm-1、αB=7.2×105cm-1的液晶光阀复合光吸收层。

液晶光阀的光吸收层吸收系数的研究

用射频 等离子体化学汽相沉积法 ,在硼玻璃基片上淀积了厚为 1.8μm的a C∶H光吸收层 ,实验证明这种光吸收层的吸收系数受工艺条件的影响。测得在最佳工艺条件下 ,该吸收层对红光、绿光和蓝光的吸收系数分别为 3.4× 10 4 ,5.4× 10 4 和 9.8× 10 4 cm- 1。讨论了典型的液晶光阀投影机对吸收层光吸收系数的要求。

碳电极钙钛矿太阳能电池光吸收层厚度对光伏性能的影响研究

本文使用两步法,通过控制PbI_(2)(DMSO)溶液的浓度制备了不同厚度的有机-无机杂化钙钛矿(MAPbI_(3))光吸收层薄膜,并组装了大面积基于碳电极且无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。对不同厚度MAPbI_(3)光吸收层薄膜的晶相、光吸收性质、表面形貌、元素组成进行分析,并进一步测试了基于MAPbI_(3)薄膜制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能。结果表明,MAPbI_(3)光吸收层薄膜厚度与PbI_(2)(DMSO)浓度呈正相关关系,浓度为1.3 mol/L的PbI_(2)溶液制备的MAPbI_(3)薄膜厚度约为350 nm,具有较好的结晶度和光吸收强度,且薄膜表面致密平整,无明显缺陷,基于350 nm MAPbI_(3)光吸收层的钙钛矿太阳能电池获得了8.48%的光电转换效率。

钙钛矿太阳电池光吸收层的研究进展

介绍了钙钛矿太阳电池结构及分类。针对钙钛矿太阳电池的光吸收层的制备及其改善方法进行了说明,并总结了近期光吸收层的前驱体改性、界面修饰和纳米骨架结构的研究进展。

CIGS薄膜太阳能电池光吸收层制备方法及国内相关专利的分析

CIGS光吸收层的制备工艺在CIGS薄膜太阳能电池的生产中起着关键性作用。本文主要介绍了CIGS光吸收层的真空沉积和非真空沉积的方法,以及国内相关专利的研究,以期能够有助于制备工艺的进一步研究。

碳基钙钛矿太阳能电池光吸收层的研究现状

钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有优异的光电性能和光电转化效率,碳基钙钛矿太阳能电池采用稳定的碳材料作为传输空穴的对电极,不仅工艺简单、价格低廉,而且大大提高了PSCs的稳定性。但是,C-PSCs的光电性能受到钙钛矿光吸收层/碳对电极界面接触程度的限制,同时,传统的有机-无机杂化CH3NH3PbI3(MAPbI3)光吸收层自身稳定性差,对C-PSCs性能产生不利的影响。两步法制备的钙钛矿光吸收层平整度高、致密性好;无机钙钛矿光吸收层稳定性能优异,是未来PSCs发展的方向,本文综述了C-PSCs光吸收层的研究现状,为科研工作者提供一定的参考。

P和In原子K壳层X光吸收对InP单晶表面的损伤增强作用

用两组能量围绕Ｐ和ＩｎＫ壳层结合能上下的同步辐射单色Ｘ光对ＩｎＰ单晶［１００］表面进行辐照。结果表明，无论Ｘ光子被Ｐ原子Ｋ壳层吸收还是被Ｉｎ原子Ｋ壳层吸收，ＩｎＰ单晶［１００］表面Ｐ原子芯能级２Ｐ电子态变化明显。Ｐ和Ｉｎ原子Ｋ壳层Ｘ光吸收对ＩｎＰ单晶表面辐射损伤增强因子分别为４．４ｘ１０－６ｋｇ／Ｃ和３．

钙钛矿太阳能电池吸收层纳米材料研发引人注目

钙钛矿太阳能电池目前的光电转换效率已超过20％，接近晶体硅太阳能电池的水平，未来的光电转换率有望达到50％。钙钛矿太阳能电池只需将钙钛矿吸收材料负载在纳米骨架材料上，就能制成钙钛矿吸收层和实现光电转换，容易实现大规模产业化，预期生产成本很低，所以，钙钛矿太阳能电池及其光吸收层纳米材料的研发引人注目，期望该高新技术的突破可为太阳能产业的发展开辟一条新的途径。

钙钛矿太阳能电池ABX_3层研究进展

有机-无机杂化钙钛矿(ABX_3)太阳能电池光电转化效率自2009年3.8%增长到目前的22.1%,从而获得了基础研究和应用领域科学家的广泛关注。由于钙钛矿材料具有合适且可调的带隙、较强的光吸收、较高的载流子迁移率等优良的光电性能,使其在光电领域的应用更加广泛。本文首先介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程、器件结构的演变过程以及基于钙钛矿太阳能电池ABX_3层材料制备与改进的最新工作进展,并详细综述了对钙钛矿晶体的A位、B位以及X位分别采用不同的离子进行替换、掺杂,发现不同的掺杂工艺对钙钛矿太阳能电池影响各异。此外,我们认为深入研究钙钛矿的相转变和稳定性将有利于获得高效的太阳能电池,有助于理解其工作机理。

Cu_2ZnSnS_4薄膜的制备及其表征

采用Cu-Zn-Sn三元合金靶,以直流反应磁控溅射原位生长的技术制备Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜材料。采用X线能量色散谱仪、扫描电镜、X线衍射仪、拉曼光谱、紫外可见分光光度计和霍尔效应测试系统对薄膜进行表征。研究结果表明:原位生长的CZTS薄膜的成分呈富铜贫锌,具有均质、致密和平整的形貌,且由贯穿整个薄膜厚度的柱状颗粒组成;薄膜在(112)面呈现出明显的择优取向,均为P型材料且具有器件级载流子浓度;随着溅射功率的升高,薄膜的形貌、结晶性能、电学性质均得到一定程度改善。

碳量子点纳米材料在铅卤钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展

碳量子点(CQDs)是一类粒径较小,光学性能显著,且电荷传输性能优异的类半导体纳米材料,在钙钛矿太阳能电池的性能调控和改善中得到广泛的应用。从CQDs纳米材料的合成、性能及应用出发,综述了CQDs纳米材料在钙钛矿太阳能光电器件中电子传输层、钙钛矿光吸收层和空穴传输层等方面的应用进展,并展望了该类材料调控钙钛矿太阳能器件性能的发展趋势。

Cl离子掺杂对钙钛矿薄膜结构及光学性能的影响

有机-无机杂化钙钛矿光吸收层薄膜的结构、形貌及结晶度对电池的光电性能起决定性作用。采用一步溶液法通过改变CH_3NH_3I和PbCl_2的摩尔比调控钙钛矿前驱体溶液中Cl离子的掺杂量,从而制备钙钛矿光吸收层薄膜。利用荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及EDS能谱分别对钙钛矿溶液的荧光性能、薄膜的结构、表面形貌及反应后Cl离子的含量进行表征。结果表明,随着CH_3NH_3I和PbCl_2的摩尔比的增加,前驱体溶液的荧光强度逐渐减弱(激发波长为325 nm);晶体结构由立方相CH_3NH_3PbCl_3转换成了纯的四方相CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜,晶粒尺寸增大,晶格应变随之增加;表面覆盖率逐渐升高,薄膜表面无针状结构出现;薄膜中Cl离子的含量逐渐减少,改善了薄膜的质量。

钙钛矿太阳能电池的研究进展

钙钛矿太阳能电池自2009年面世以来,能量转换效率的进步就已经超过普通的传统太阳能电池,作为一种新型可再生能源电池,备受科学界关注。为了进一步提高人们对于钙钛矿太阳能电池的认识,本文对钙钛矿太阳能电池的结构、制备以及材料的发展现状进行了详细调研和阐述,为人们的进一步研究奠定基础。

TOSA中pin背光探测器的P-I非线性特性研究

TOSA中用到的pin背光探测器是监测与控制LD前光输出特性的敏感器件,其光功率(P)和光电流(I)应具有线性关系。测试发现,不同结构和尺寸的探测器的P-I特性可能有所不同。目前普遍使用的正面进光的pin平面型光探测器,常存在某种范围的P-I非线性。分析指出,这种非线性与器件内部结构、表面接触层情况、入射光密度、外加负偏压大小和负载电阻有关;并指出,当pin-PD中pi结位置合适、外加负偏压1.5 V以上,负载电阻1 kW,LD前光入射光功率8 mW以下,则pin背光探测器的P-I非线性可忽略。

日本产综研CIGS型太阳能电池模块

日本产业技术综合研究所（产综研）利用CIGS（Cu-In-Ga-Se）型太阳能电池的最产型子模块，实现了15．9％的光电转换效率。此次开发出了可大面积均匀制造高质量CIGS光吸收层薄膜的技术。另外，还开发出了利用光吸收层特性的集成化技术。该子模块与市售的CIGS型太阳能电池模块结构相同。与目前最普及的多品硅型太阳能电池相比，在成本及性能两方面均显示出了竞争性。

基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型薄膜太阳能电池异军突起。自2009年日本学者首次将卤素铅钙钛矿材料应用于染料敏化电池获得3.8%的光电转化效率,至2020年香港城市大学将其记录刷新至25.5%,这种发展速度是其他太阳能电池不可比拟的。目前高效率电池中都含铅、以及钙钛矿材料在湿热条件和空气中的不稳定性,这些限制了钙钛矿太阳能电池的实际应用。文章简明扼要地介绍了钙钛矿材料的结构和性质、钙钛矿太阳能电池结构与原理,以及光吸收层钙钛矿薄膜的几种典型制备方法;着重对无铅钙钛矿电池材料制备和卤素铅甲基氨的铅位替代来得到的无铅钙钛矿太阳能电池,另外对钙钛矿材料表面进行修饰处理来提高钙钛矿太阳能电池在空气和湿热条件下的稳定性研究进展进行综述。

黑瓷复合陶瓷太阳能集热板研发成功

山东省科学院新材料研究所曹树梁及其团队研发了黑瓷复合陶瓷太阳能集热板。该板是一种陶瓷质平板型太阳能集热体，表面是钒钛黑瓷阳光吸收层，基体是普通陶瓷的中空复合陶瓷板，具有效率高、强度大、寿命长、成本低等优点，能以很低的成本取得大量的热水、热风、热流体，可用来建造陶瓷太阳能房顶、向阳墙面。目前已申报15项中国发明专利和1项PCI国际发明专利。该产品经过长期专业化研究完成，具有完全自主知识产权。黑瓷复合陶瓷太阳集热板的原材料——无白度要求的陶瓷原料和钒钛尾渣在我国的储量很丰富。

钙钛矿太阳能电池的研究进展

人们对太阳能这一新型能源认识的不断加深,促使以太阳能作为主要能源的各类产品得以广泛应用和发展,其中,钙钛矿太阳能电池则是人们对太阳能这一新型能源不断研究的产物。为了进一步提高人们对钙钛矿太阳能的认识,文章通过对钙钛矿太阳能中的钙钛矿材料进行阐述,进而对钙钛矿太阳能电池中作为重要的部分,即光吸收层的制备方法和钙钛矿太阳能电池的结构方面的研究作出了系统的说明和分析。

高能CIGS太阳能电池

意义：由于以塑性薄膜为基底的太阳能电池其光吸收层的沉积过程通常要达到600度以上，但塑性薄膜无法耐受这样的高温，现有的此类柔性电池能效远远低于刚性电池。