氨甲环酸对于CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池性能优化

研究不同摩尔分数氨甲环酸的CsPbI_(2)Br钙钛矿前驱液旋涂退火制得的钙钛矿吸光层薄膜对钙钛矿电池器件性能影响。在实验中检测出当前驱液中氨甲环酸摩尔分数达到0.5%时,钙钛矿吸光层薄膜的微观形貌,薄膜结晶性及光生载流子迁移率均得到明显改善,CsPbI_(2)Br基钙钛矿电池器件光电转化效率为12.14%达到最佳。因此,CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池中加入适量的氨甲环酸是一种优化吸光层薄膜,提高钙钛矿太阳能电池性能的可靠途经。

空气中制备碳基无空穴传输层CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池研究

基于无机CsPbI_(2)Br的碳基无空穴传输层钙钛矿太阳能电池(carbon based hole transport material freeperovskite solar cells,C-PSCs)具有成本低、易制备和稳定性好等优点而受到广泛关注。研究了空气环境下制备高效稳定的平面异质结CsPbI_(2)Br C-PSCs的2种制备工艺。首先,通过对反溶剂材料的种类及用量、钙钛矿前驱体溶液浓度等参数的优化,在反溶剂为800μL、钙钛矿前驱体溶液浓度为1.2 mol/L的条件下,采用一步溶液法成功制备了光电转换效率为9.87%的CsPbI_(2)Br C-PSCs。其次,为摆脱一步溶液法对有毒反溶剂的依赖,引入低温预退火工艺,通过对预退火时间及温度、钙钛矿前驱体溶液浓度等参数的优化,在空气环境下,预退火温度为80℃、钙钛矿前驱体溶液浓度为1.6 mol/L且未使用反溶剂的条件下获得了10.52%的最佳光电转化效率,同时CsPbI_(2)Br钙钛矿的退火温度可降低至240℃,并且未封装的器件在空气环境下显示出了较好的稳定性。

In^(3+)掺杂显著提高碳基CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池性能

碳基全无机CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池具有成本低、器件结构简单、稳定性好等优点,是一种很有前景的光伏电池。然而,其能量转换效率仍然过低,主要原因在于难以获得质量良好的CsPbI_(2)Br薄膜。为了获得质量良好的CsPbI_(2)Br薄膜,通过在CsPbI_(2)Br钙钛矿前驱体溶液中添加InI_(3),将In^(3+)掺杂到CsPbI_(2)Br晶体结构中以改善钙钛矿薄膜的质量。利用SEM和XRD对钙钛矿薄膜的微观形貌及晶体结构进行表征分析,并系统地测试了器件的光伏性能,包括开路电压、短路电流密度、填充因子、能量转换效率、外量子效率和积分电流密度。结果表明:In^(3+)掺杂可调控CsPbI_(2)Br晶体的生长,通过提高其结晶性获得了致密、无孔洞的高质量钙钛矿薄膜;同时,通过调控InI_(3)的添加量,优化了In^(3+)掺杂的比例,当InI_(3)添加量(质量分数)为0.5%时CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池的光伏性能提高更为显著,其器件能量转换效率从7.59%提高至11.16%,开路电压从1.04 V提高至1.22 V。

溶剂调控法制备碳基全无机CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池

通过调控N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)的配比,制备了碳基全无机CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见光谱仪、荧光光谱仪、太阳能I-V测试系统对制备的CsPbI_(2)Br薄膜的结晶形貌、吸光范围和器件性能进行了研究。结果表明:当V(DMF)∶V(DMSO)=8∶2时,混合溶剂的挥发性与配位强度达到了较优的平衡,旋涂过程中由溶剂蒸发诱导的结晶成核速率适中,在退火过程中进行晶体生长,制备的CsPbI_(2)Br薄膜致密无针孔,晶粒尺寸较大,紫外可见光谱吸收范围较广,荧光强度较高,器件效率较优。

基于TiO2/Perovskite/P3HT结构的n-i-p型钙钛矿电池的电极界面优化与器件性能

以TiO_2/钙钛矿(PVSK)/P3HT的n-i-p型钙钛矿电池作为研究对象,研究了TiO_2薄膜退火温度对TiO_2薄膜的结晶性、基于此的钙钛矿薄膜的形貌以及光伏器件性能的影响,比较了P3HT的掺杂以及不同批次P3HT材料对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明:TiO_2薄膜的退火工艺及P3HT的批次对器件性能影响较大。TiO_2薄膜的制备工艺设为退火温度为300℃,退火时间为45min,提高TiO_2的退火温度到500℃,钙钛矿太阳能电池的效率可提高到11.27%.通过优化钙钛矿薄膜厚度为190nm,制备得到光电转换效率为6.77%的钙钛矿薄膜光伏电池。基于低温TiO_2为电子传输层、掺杂P3HT为空穴传输层的器件性能为开路电压VOC=0.98V,短路电流J_(SC)=19.94mA/cm^2,填充因子f_F=0.42,转换效率η(PCE)=8.18%.TiO_2电子传输层和P3HT空穴传输层的系统优化对制备高性能n-i-p结构钙钛矿电池具有重要意义。

退火温度对碳基全无机钙钛矿太阳能电池性能的影响

碳基全无机钙钛矿太阳能电池(carbon-basedall-inorganicperovskitesolar cells,C-PSCs)由于成本低、热稳定性好等优点逐渐引起人们的广泛关注,然而其效率要远低于传统的钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)。通过调控CsPbI_(2)Br薄膜的退火温度,改善薄膜质量。利用SEM、XRD表征分析了钙钛矿薄膜微观形貌以及物相结构,发现升高退火温度可有效提高CsPbI_(2)Br薄膜的结晶性从而减少其表面的孔洞。升高钙钛矿薄膜的退火温度,器件的光伏性能有显著提高,短路电流密度(J_(sc))从8.84 mA·cm^(-2)提高至12.14 mA·cm^(-2),开路电压(V_(oc))从0.93 V提高至1.06 V,最终能量转换效率(PCE)从2.75%提高至7.63%。研究结果表明,优化钙钛矿太阳能电池的制备工艺可以有效提高其光伏性能。

Cu_(x)O用于调控全无机碳基CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池的界面性能

基于CsPbI_(2)Br的全无机碳基钙钛矿太阳能电池由于碳电极与钙钛矿层间接触性能较差和能带不匹配等问题,导致其光电转化效率较低。本文采用简单的葡萄糖还原法结合煅烧技术制备了两种不同形貌和结构的规则八面体构型Cu_(x)O,将之作为无机空穴传输材料,制备了结构为导电玻璃(FTO)/SnO_(2)/CsPbI_(2)Br/Cu_(x)O/C的碳基钙钛矿太阳能电池,研究了Cu_(O)和Cu_(2)O的形貌、结构对光电性能的影响机制。结果显示:Cu_(O)和Cu_(2)O皆具有良好的化学稳定性和p型载流子传输特性,可有效增强CsPbI_(2)Br钙钛矿层与碳电极层之间的界面接触,改善载流子传输性能,减少电荷复合,延长光电子寿命。基于Cu_(2)O和Cu_(O)的CsPbI_(2)Br基碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSC)器件的光电转换效率最高分别为11.62%和13.22%,分别比空白对照器件的光电转化效率提高了19.5%和36.0%。此外,通过添加Cu_(2)O和Cu_(O),器件在空气中的长期稳定性也得到明显改善,该工作为提高碳基CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池的光电性能提供了一种简单有效的方法。

基于反萃空转的高效无机钙钛矿太阳电池

铯铅碘二溴(CsPbI_(2)Br)钙钛矿具备合适的容忍因子与良好的热稳定性,是无机钙钛矿太阳电池的理想材料,而其转化效率低、工艺重复性差的缺陷,阻碍了CsPbI_(2)Br太阳电池性能的进一步提高.研究CsPbI_(2)Br无机钙钛矿太阳电池的制备工艺发现,成膜环境对CsPbI_(2)Br薄膜的均匀性、光学性质及器件性能重复性具有较大影响.提出采用反萃空转辅助生长工艺提升CsPbI_(2)Br薄膜的晶粒尺寸,提高结晶度,降低缺陷态密度,并获得14.1%的CsPbI_(2)Br太阳电池光电转换效率.反萃空转辅助生长工艺降低了周围环境氛围对薄膜质量的影响,提高了器件制备的可重复性.

CsPbI_(2)Br无机钙钛矿太阳能电池的研究进展

近年来,钙钛矿太阳能电池因具有较好的光电性能、较低的制造成本获得了大量的关注。有机—无机杂化钙钛矿材料中不稳定的有机成分用无机金属铯离子取代制备出的无机钙钛矿材料因具有优异的热稳定性得到了研究者的青睐,其中以CsPbI_(2)Br为光活性层的无机钙钛矿太阳能电池具有很大的商业应用前景。本文从制备条件、离子掺杂、界面修饰等方面入手,系统地介绍了其研究进展,并展望了CsPbI_(2)Br无机钙钛矿太阳能电池未来的发展方向。

CsPbI2Br无机钙钛矿太阳能电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料中易挥发的有机成分(MA+,FA+)用高耐热性无机金属铯离子(Cs+)取代,用其制备的太阳能电池具有优异的热稳定性。自2016年以来,以CsPbI2Br材料作为光活性层的无机钙钛矿太阳能电池(IPSCs)的光电转换效率(PCE)从9.84%提高到18.06%,但是IPSCs的稳定性问题仍然制约其商业化。本文总结和分析了影响CsPbI2Br IPSCs稳定性的因素,从制备工艺、离子掺杂、界面优化等方面评述了近年来IPSCs稳定性的研究进展,并展望了CsPbI2BrIPSCs的研究趋势和发展方向。