替代性掺杂聚合物空穴传输材料实现高效稳定钙钛矿太阳能电池开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

人类的科技水平不断上升,工业也因此得到快速发展,目前人类主要依靠的是石油、天然气、煤炭等化石能源,这些化石能源不仅不能再生,而且在使用时还会造成空气污染、温室效应等环境问题。所以,寻找另一种可再生而且清洁的能源是人类亟待解决的问题。

太阳能清洁无污染,并且来源广泛,所以其在可再生能源中优势十分大。但是,目前的最大难题是如何做到合理高效的利用太阳能。限制太阳能的利用的一个关键因素就是太阳能电池发展缓慢。目前的太阳能电池的发展历程可以分为三代:第一代的晶体硅太阳能电池,第二代的无机薄膜太阳能电池和第三代的有机太阳能电池。较早实现产业化的单晶硅太阳能电池具有寿命长,光吸收波长范围大,光电转换效率高等特点,但是其昂贵的价格限制了其产业化发展。第二代无机薄膜太阳能电池虽然有着使用寿命长,光电转化效率高等诸多优点从而得到充分发展,但是也都存在原料稀缺、制备过程中存在高温处理步骤等缺点,无法大规模的产业化生产。第三代太阳能电池是有机太阳能电池,具有成本低、能耗低、制备简单、利于大面积制备等优点,从而受到各国科学家的广泛关注。有机太阳能电池分为四类,分别是聚合物太阳能电池,有机小分子太阳能电池,染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池。其中钙钛矿太阳能电池在最近几年得到飞速发展。2012年,一位韩国科学家Hui-Seon Kim合成了一种新型固态的空穴传输层材料Spiro-OMeTAD。将这种新型的固态空穴传输材料加入到钙钛矿太阳能电池中,使得稳定性大幅度提升,达到了500小时。在此之后,加入了介孔材料(三氧化二铝,二氧化锆)的钙钛矿太阳能电池效率可以达到9%。M. Gratzel课题组在2013年用两步法制备出甲胺铅碘薄膜做成电池器件后效率得到大幅度的提升,高达14.1%。

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