钙钛矿太阳能电池的封装材料与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

现今随着全球能源消耗和环境破环的日益加剧，传统化石能源很难满足人类经济社会可持续发展的需要。因此，人们一直在寻找清洁的、可再生的能源。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的无污染洁净能源，是未来最有希望的能源供应渠道之一。如何有效、低成本地利用太阳能一直备受人们关注。其中将太阳能通过太阳能电池转化成电能被认为是一种有前途的利用太阳能的途径。然而传统的硅太阳能电池由于成本高、生产工艺复杂、生产过程会造成环境污染等问题，限制了其大规模的使用。所以，开发高光电转换效率、低成本的新型太阳能电池成为人们关注的重点。近年来，一种以金属有机卤化物作吸光材料的钙钛矿太阳能电池由于其高光电转换效率、低成本而成为光伏领域研究的热点之一[1]。

2009年,kojima[2]等首次研制出以钙钛矿型有机/无机杂化材料代替有机染料分子作为吸光材料的太阳能电池(效率3.8%)。2012年,lee等[3]报道了光电转换效率为10.9%的钙钛矿太阳能电池,使该类太阳能电池的研究进入一个全新的时代。2013年,钙钛矿太阳能电池光电转换效率已超过15%[4],被《science》评选为2013年十大科学突破之一。2014年,yang教授[5]通过不断优化制备工艺,将器件光转换电效率提高至19.3%。随后,krict研究所将光电转换效率提高至20.1%[6,7]。

现在钙钛矿太阳能电池作为一种新能源材料成为广泛关注的焦点。太阳能光伏电池组件的主要部件是太阳能电池片。由于太阳能电池片不能直接暴露在阳光、雨水等自然条件下,因此,要实现太阳能发电的实际应用,就要对其进行保护性封装,并形成电池组件[8]。经过太阳能电池的实际使用,各国研究人员逐渐意识到太阳能电池的封装材料对电池片的光电转换效率、使用寿命都有很大的影响。为了寻找理想的封装材料,人们做了大量的研究工作。早在20世纪70年代,美国jetpropulsio和springbom实验室就开始了研究太阳能电池封装用胶粘剂[9,10]。在太阳能封装材料的发展过程中,如有机硅树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物都被试用[11],但因性能、成本、施工方式等各种原因,有许多被淘汰或仅在小范围内应用[12]。目前,太阳能电池一般采用eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)-玻璃作封装材料。

低熔点封接玻璃(low-meltingsealingglass)是指熔点显著低于普通玻璃，可比较低的温度下使用，将玻璃、陶瓷、金属及复合材料等相互间封接起来的中间层玻璃。具有低的软化温度或低的熔化温度，熔化温度的降低与电子或阴离子对正电荷的屏蔽程度有关[13]。随着现代科学技术的发展，对封接制品的气密性和可靠性的要求越来越高,对工作环境的要求也越来越高[14]，玻璃类材料作为封接材料的一种,由于其在气密性和耐热性方面优于有机高分子材料,在电绝缘性能方面又优于金属材料,因而封接玻璃具有广泛的应用领域[15]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：在前期研究的基础下，制备tg点低，而且热膨胀系数α符合钙钛矿太阳能电池基板的封接用低熔点玻璃；

封装方法：利用激光作为焊接源，来实现密封的目的，提高电池器件稳定性。

材料表征：磨成玻璃粉后采用sem、xrd、dsc及cte对玻璃粉进行测试分析，得出它的表面形貌，热膨胀系数、热学性能等。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－10周：按照设计方案，制备钙钛矿太阳能电池封装用低熔点玻璃。

第11－12周：对样品进行sem、xrd、dsc及cte等测试，表征样品的形貌、热学及封装性能。

第13－14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]邓林龙,谢素原,黄荣彬,郑兰荪.钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展.厦门大学学报（自然科学版）,2015,54(5):619-629

[2]kojimaa,teshimak,shiraiy,etal.organometalhalideperovskitesasvisible-lightsensitizersforphotovoltaiccells.journaloftheamericanchemicalsociety.,2009,131(17):6050–6051.

[3]leemm,teuscherj,miyasakat,etal.efficienthybridsolarcellsbasedonmeso-superstructuredorganometalhalideperovskites.science.,2012,338(6107):643–647.