钙钛矿ppt.pptx

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5,4,3,2,1,钙钛矿太阳能电池,材化1711郁梦邱王章蓉,PEROVSIKITESOLARCELLS,ONE,历程与对比,硅片太阳能电池,薄膜太阳能电池,叠层太阳电池、多带隙太阳电池钙钛矿太阳能电池（PSC）等,第三代太阳能电池,多晶硅太阳能电池（成本低，缺陷、杂质影响性能）,非晶硅太阳能电池（吸收高、成本低，稳定性、转化率不高）,单晶硅太阳能电池（转化率高，成本高，工艺复杂）,铜铟镓硒薄膜、碲化镉薄膜为代表。

优点为成本低，缺点则是镉有剧毒、效率低，性能随使用时间的增长而衰退。

不同类型的太阳能电池的成本与其光电转换效率的关系,电池的光电转换效率能提高到20%以上，电池的供电成本就有大幅度下降的可能。

因此，进一步提高转换效率成为第三代太阳能电池发展的关键。

对比,TWO,WhatisPSCandhistory?

PSC:

其实我不含Ca，也不含Ti,最早被发现的钙钛矿材料：

CaTiO3（Perovski）现在钙钛矿：

泛指化学式为ABX3的化合物。

X:

卤素离子（Cl,Br,I,或者它们的任意组合）。

A:

甲胺根（MA,CH3NH3+）、甲脒根（FA,CH（NH2）2+）、铯离子（Cs+）,B:

Pb2+,起始：

源于染料敏化太阳能电池，但存在致命的缺陷，液态电解质会溶解或者分解钙钛矿敏化材料，电池失效。

发展：

将一种固态的空穴传输材料（spiro-0MeTAD）引入到钙钛矿太阳电池中，取代液态电解质。

继续发展：

将Cl元素引入钙钛矿中，并使用Al2O3替代Ti02，证明钙钛矿不仅可作为光吸收层，还可作为电子传输层。

History发展历史,MORE,得自己去看,THREE,制备,覆盖透明导电玻璃FTO层的衬底作阳极，在其上旋涂一层TiO2然后500550退火得到多孔TiO2薄膜；接着用旋涂法或者气相沉积法沉积一层厚度约300mm的CH3NH3PbIxCl3x钙钛矿；然后再用旋涂法沉积一层Spo-OMeTAD作为空穴传输层；最后用热蒸发法沉积一层银或者金作为阴极银电极1150nm空穴传输层Spiro-OMeTAD钙钛矿太阳能电池结构。

其中空穴传输层Spiro-OMeTAD和下方的多孔TO及附着其上的钙钛矿小于500nm多孔TO2/钙钛矿是相互浸润的，其厚度小致密Ti0nmFTO于500nm玻璃衬底,钙钛矿太阳能电池的制备,金属电极,HTM,钙钛矿光敏层ETM,FTO玻璃,光阳极：

FT0和|T0导电玻璃电子传输层（ETL）：

接收带负电荷的电子载流子并且传输电子载流子的材料，n型半导体。

作用：

促进光生电子-空穴对分离，提高电荷传输效率。

实验中背电极（Ag电极）一般用Ti02，但Ti02吸收紫外光产生光生空穴影响钙钛矿太阳能电池的稳定性，所以空穴传输层用ZnO，Al2O3,Wo3，Zr0代替光吸收层：

钙钛矿层，收太阳光产生电子光阳极（FTO/To）空穴对，从而高效的传输电子和空穴；玻璃空穴传输层（HTL）：

传输空穴；作用：

促进电子和空穴在界面处的分离，减钙钛矿太阳能电池的结构少复合，提高电池性能。

实验中都是spiro-OMeTAD，然而spIro-OMeTAD的价格P型半导体昂贵、制备工艺复杂，不利于大面积投入钙钛矿层到生产中，所以用P3HT，PCBM等有机物代替背阴极：

Au或Ag,FOUR,光转化为电能,太阳光入射到电池吸收层后随即被吸收，光子的能量将原来束缚在原子核周围的电子激发，使其形成自由电子。

由于物质整体上必须保持电中性，电子被激发后就会同时产生一个额外的带正电的对应物，物理学上将其叫做空穴。

这样的一个“电子-空穴对”就是科学家们常说的“激子”。

激子生成示意图,激子的生成,钙钛矿太阳能电池的构造与运行机理示意图,激子被分离成电子与空穴后，分别流向电池的阴极和阳极。

带负电的自由电子经过电子传输层到玻璃基底，然后经外电路到达金属电极。

带正电的空穴扩散到空穴传输层，最终也到达金属电极。

在此处，空穴与电子复合，电流形成一个回路，完成电能的运输。

电能的运输,优点,1、单一化运输2、光吸收能力基本不变情况下，材料所需厚度减小3、三组分材料，无限的操作空间，结构无限可能,FIVE,市场化问题,w,1、没有严格的器件性能评估方法。

2、电池效率的可重现性差。

3、材料对空气和水的耐受性以提高器件的稳定性差。

4、电池材料有毒。

5、无法大规模生产。

钙钛矿市场化的问题,钙钛矿矿物就是KBNNO（或Ba，Ni共改性的KNbO3纳米晶体）越来越普及的电子设备，如手机和笔记本电脑，以及各种智能小工具上。

需要耗电的传感器和设备将可以持续供电，KBNNO是一种铁电材料，当铁电材料经历温度变化时，它们的偶极子失准，并且导致电流产生。

这种性质被称为热电性。

KBNNO也同样是光伏，这意味着当暴露在阳光下它可以产生电流。

另外它也是压电体，这意味着它可以将由运动引起的压力变化转换为电能。

“新”的方向,材化1711郁梦邱王章蓉,节约,