1. 研究目的与意义(文献综述)
面对目前的能源危机与环境污染问题,太阳能作为一种重要的可再生能源,是满足全球范围内日益增长的能源需求和环保要求的主要方法之一。将太阳能转换为电能的一种有效方法是制备基于光生伏特效应的太阳能电池。因此,研发高效率低成本的太阳能电池,是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础。
太阳能电池技术发展至今,大致经历了三个阶段:第一代太阳能电池主要是单晶硅和多晶硅太阳能电池。这类电池也是目前发展最快、最稳定、转化效率最高的太阳能电池。虽然单晶硅太阳能电池转换效率最高,但是对硅的纯度要求高,且工艺复杂和材料价格等因素致使其成本较高,应用受限。第二代薄膜太阳能电池(gaas,cdte,cuingase等)技术由于比硅基的电池更能容忍较高的缺陷密度而得到了迅猛的发展,但其大规模应用也受制于制造成本高、稀缺元素不可持续发展等问题。近年来,以染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池为代表的第三代太阳能电池,因成本低廉、原料丰富等优势受到业界的追捧,发展迅速。
自2009年以来,从染料敏化太阳能电池演化而来的有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因兼具低成本溶液加工和优异的光电转换性能在国际上倍受关注。其在光电转换效率上表现惊人,到现在为至,钙钛矿太阳能电池已从最初的3.81%的效率发展到超过20%,其能量转换效率已经超过了很多其他类型太阳电池,逼近可以商业化的水平。另外,钙钛矿太阳能电池还具有成本低廉,制备工艺简单,光伏转化率高,原材料便宜以及可制备柔性、透明及叠层电池等一系列优点,而且其独特的缺陷特性,使钙钛矿晶体材料既可呈现n型半导体的性质,也可呈现p型半导体的性质,因而其应用也更加多样化。并且钙钛矿材料(ch3nh3pbx3,x代表卤族元素)具有可溶液制备的特点,便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备,这就为钙钛矿太阳能电池的大规模、低成本制造提供了可能。
2. 研究的基本内容与方案
1)本实验主要内容:
1、文献调研,了解太阳能电池的国内外研究现状和未来发展趋势
2、熟悉钙钛矿太阳能电池的结构和各层的制备制备工艺。
3. 研究计划与安排
第1-2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3-8周:按照设计的实验方案,制备钙钛矿太阳能电池,并对钙钛矿太阳能电池进行优化。
第9-12周:采用i-v测试系统,金相显微镜,原子力显微镜,pl荧光光谱仪,eqe光谱仪对钙钛矿太阳能电池器件的光伏转化效率和结构进行表征。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]zhaoy,zhuk.organic-inorganichybridleadhalideperovskitesforoptoelectronicandelectronicapplications[j].chemicalsocietyreviews,2016.
[2]barrowsat,pearsonaj,kwakck,etal.efficientplanarheterojunctionmixed-halideperovskitesolarcellsdepositedviaspray-deposition[j].energyenvironmentalscience,2014,7(9):2944-2950.
[3]sanjibd,yangb,gug,etal.high-performanceflexibleperovskitesolarcellsbyusingacombinationofultrasonicspray-coatingandlowthermalbudgetphotoniccuring[j].acsphotonics,2015.
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