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【干货】新型钙钛矿太阳能电池的研究_亚美体育官方网站

发布时间:2021-09-16 00:25:03人气:
本文摘要:自从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳能电池,经过5年的发展,钙钛矿太阳能电池的光电切换效率从最初的3.1%光子到19.3%,引发了人们很大的研究热情。

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自从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳能电池,经过5年的发展,钙钛矿太阳能电池的光电切换效率从最初的3.1%光子到19.3%,引发了人们很大的研究热情。而钙钛矿太阳能薄膜电池沦为人们研究的重点,本文研究了有所不同成分的掺入对锡钙钛矿电池薄膜成膜性能的影响,对薄膜的形貌、物相、吸收率和禁带宽度展开密切相关和测试。测试结果表明,CH3NH3SnI3成分的钙钛矿薄膜具备低于的禁带宽度,其吸光性能高于其他成分的钙钛矿薄膜。掺入Br、Cl离子不会造成CH3NH3SnI3成分的钙钛矿薄膜的禁带宽度减少,而吸光性能和结晶性能减少。

关键词:钙钛矿太阳能电池、薄膜、禁带宽度1章节有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池具备能量转换率低和加工成本较低的特点,近年来受到普遍注目。有机/无机杂化钙钛矿材料作为太阳能电池片光吸收层的优势在于具备优良的双极性载流子的输送性能,并且随着元素的更换或引进,其能隙在一定范围内可调节,并同时维持着平稳的面心立方结构[1]。

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现阶段,由于不含金属Pb的钙钛矿吸取层消光系数较高、带上隙宽度适合,对其研究尤为了解,但由于Pb对环境危害较小,如用有害元素替换Pb,将不会更为环保。近年来,使用Sn替换Pb制取锡钙钛矿太阳能薄膜的研究日益激增,这对于探寻制取无铅钙钛矿太阳能电池具备最重要的意义[2]。2有所不同成分钙钛矿薄膜制取图1是有所不同成分的钙钛矿薄膜的SEM形貌图,4种成分的钙钛矿薄膜皆是在100℃下经过5min热处理而获得。与CH3NH3SnI3薄膜SEM图(闻图1)比起,Br-与Cl-引进过多时,过多的Br-与Cl-有可能在结晶的过程中产生某种中间产物,从而减缓了钙钛矿的结晶速率,并且由于Br-、Cl-与I-不存在较小的原子尺寸差异,从而造成晶格再次发生畸变,结晶过程也不会缩短,热处理处置的时间也必须适当缩短。

所以热处理温度为100℃时,在比较较短的5min热处理时间内,如图1(c)右图,CH3NH3SnIBr2薄膜的晶粒大小失衡一。而图1(d)中,由于热处理时间较短,CH3NH3SnICl2薄膜的晶粒较粗壮,且薄膜表面过于平坦和颗粒。图6(d)薄膜上面经常出现大裂纹是由测SEM时的高电压所造成的薄膜裂开。

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图1有所不同成分钙钛矿薄膜的SEM形貌图。图2是4种有所不同成分薄膜的EDS图,可以定性地显现出4种薄膜所所含的元素。

对比图2(a)、(C)以及图(b)、(d)由此可知,加到过量的Br-与Cl-后,薄膜中的Br元素、Cl元素的比较含量有显著提高。由于扫瞄电压为20kV,故射线不会击穿到钙钛矿薄膜的TiO2多孔支架层中,造成能谱图中Ti的含量十分低。图2有所不同成分钙钛矿薄膜的EDS谱图图3是5种成分的钙钛矿薄膜的XRD谱图。

由图3可见所制取的5种薄膜皆具备钙钛矿结构,展现出出有较好的结晶性能,并且具备主导的单斜晶结构的有序晶体倾向。在图3(a)中,2θ为14.67°、29.59°、42.51°、45.02°和61.57°的散射峰分别对应(110)、(220)、(310)、(224)和(314)晶面,这指出所制取的CH3NH3SnI3具备钙钛矿结构[3]。


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