資源描述：
《鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化獲新突破.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化獲新突破【引言】 鈣鈦礦太陽能電池自從2009年首次報道以來已經(jīng)取得了巨大進展。大部分溶液法制備的鈣鈦礦太陽能電池已認證的效率達到20％以上。然而幾乎所有高效率的鈣鈦礦太陽能電池都是用旋涂法制備的，這種制備方法無法滿足工業(yè)化的高吞吐量與規(guī)?；苽涞囊?。研究者研發(fā)了幾種適用于規(guī)?；a(chǎn)的鈣鈦礦薄膜制備方法，如：刮刀涂布法、噴霧沉積法、噴墨打印法和電沉積等。其中，由于刮刀涂布法的基底溫度可控，因此在規(guī)?；苽涓哔|(zhì)量、大晶粒鈣鈦礦薄膜方法中脫穎而出。值得欣慰的是刮刀涂布法制備的鈣鈦礦太陽電池效率以及高達
2、19％，已經(jīng)十分接近旋涂法制備的器件?！ ∩虡I(yè)化生產(chǎn)不僅要滿足與規(guī)?；a(chǎn)，還要滿足制造成本低。但是現(xiàn)在鈣鈦礦太陽能電池都需要昂貴的空穴傳輸層來實現(xiàn)高效率，如spiro－OMeTAD等。此外，疏水性的空穴傳輸層的存在導致將鈣鈦礦薄膜很難刮涂上去。因此考慮將空穴傳輸層去掉不僅有利于降低材料成本，還有利于降低制造成本，節(jié)約時間?！ ∪欢谌サ艨昭▊鬏攲雍?，鈣鈦礦薄膜與ITO的功函數(shù)不匹配導致空穴很難從鈣鈦礦傳輸至ITO層，因此導致器件效率低下。如何解決功函數(shù)匹配問題是制備無空穴層高效鈣鈦礦太陽能電池面臨的巨大挑戰(zhàn)?！境晒喗椤?/p>
3、 近日，北卡羅納大學和內(nèi)布拉斯加大學林肯分校的黃勁松教授在Nat．Commun．上發(fā)表了一篇題為“Moleculardopingenabledscalablebladingofefficienthole－transport－layer－freeperovskitesolarcells”的文章。該文章報道了一種分子摻雜策略成功的解決了鈣鈦礦與ITO的能帶不匹配問題，實現(xiàn)了效率高達20％的無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池，此外該研究配合刮刀涂布法成功實現(xiàn)了高效太陽能電池的量產(chǎn)化?！緢D文簡介】 圖1：刮刀涂布法和摻雜F4TCNQ
4、分子的鈣鈦礦薄膜 ?。╝）．刮刀涂布鈣鈦礦薄膜示意圖和F4TCNQ摻雜劑的化學結(jié)構(gòu)式； ?。╞）．基底為150攝氏度，刮涂在ITO上的鈣鈦礦薄膜的側(cè)面SEM圖； ?。╟－h(huán)）．無摻雜鈣鈦礦薄膜的AFM圖（c）和表面勢壘圖（f）；F4TCNQ摻雜鈣鈦礦薄膜的AFM圖（d）和表面勢壘圖g）；將F4TCNQ顆粒灑在雜鈣鈦礦薄膜的AFM圖（e）和表面勢壘圖（h）； ?。╥）．不同鈣鈦礦膜表面電位分布； （j）．MAPbI3：F4TCNQ共混物能量圖和電子轉(zhuǎn)移過程示意圖。 圖2：純鈣鈦礦薄膜和摻雜鈣鈦礦薄膜的電導率和光致發(fā)光
5、壽命 ?。╝）．鈣鈦礦薄膜橫向電導率的測試模型； ?。╞）．摻雜與無摻雜鈣鈦礦薄膜的I－V曲線； （c）．時間分辨光致發(fā)光曲線； ?。╠）．導電原子力顯微鏡測試方法； ?。╡－h(huán)）．無摻雜的鈣鈦礦薄膜的晶粒形貌AFM圖（e）和在晶粒上與晶界上的C－V圖（f）；摻雜的鈣鈦礦薄膜的晶粒形貌AFM圖（g）和在晶粒上與晶界上的C－V圖（h）。 圖3：鈣鈦礦薄膜形貌，器件結(jié)構(gòu)與光伏性能 （a－b）．摻雜鈣鈦礦薄膜的低分辨率與高分辨率SEM圖； （c）．無空穴層鈣鈦礦電池器件結(jié)構(gòu)圖； ?。╠）．J－V曲線； ?。╡）．
6、穩(wěn)態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)PCE測試； ?。╢）．EQE和積分電流； ?。╣）．器件效率的統(tǒng)計分布圖?！ D4：界面空穴轉(zhuǎn)移機理 ?。╝）．空穴在ITO／MAPbI3界面轉(zhuǎn)移示意圖； ?。╞）．空穴在ITO／F4TCNQ－MAPbI3界面轉(zhuǎn)移示意圖?！ 拘〗Y(jié)】 該研究首先利用刮刀涂布法克服了大規(guī)模制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜難題，然后通過分子摻雜法解決了高效率無空穴傳輸層鈣鈦礦電池的難題。最后器件效率高達20％，并且?guī)缀鯚o遲滯效應。該研究為鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化帶來了曙光。
