钙钛矿太阳能电池的聚合物封装涂层设计与研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

化石能源的大量消耗和日益严峻的环保问题驱使人们不断开发新的能源,太阳能应运而生,以其清洁、无污染、可再生能力高等优点成为人们的研究重点。利用光生伏特效应,将光能直接转换为电能的太阳能电池,为利用太阳能提供了一条有效的途径[1]。而钙钛矿太阳能电池作为一个新的研究领域,也获得了广泛的关注。

钙钛矿材料通常具有合适的能带宽度、高吸光系数、高载流子迁移率和较低的激子结合能,并且制备方法简单,是应用在太阳能电池中的一种理想材料[2]。在短短几年时间里钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(pce)就从最初的3.8%快速增长到目前世界公认的最高效率22.1%[3],有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池(25.6%)的水平,然而,活性有机卤化物钙钛矿层的固有不稳定性和毒性仍然是市场接受钙钛矿太阳能电池作为商业产品的显着障碍[4]

水汽会引起钙钛矿材料的分解,有机甲基铵阳离子与铅和碘化物离子相结合的氢键很容易被水分子破坏。因此,在水的存在下,钙钛矿薄膜将分解成碘化铅,薄膜颜色从黑色或深棕色变为黄色[5]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、找到合适的溶剂将选择的聚合物全部溶解,制备成稳定均一的溶液。

2、将所制备的聚合物溶液分别在硅片和玻璃片表面涂膜,测量聚合物的膜厚和水接触角。

3、将所制备的聚合物溶液在钙钛矿层表面涂膜,利用紫外-可见分光光度计测量未封装和利用聚合物封装后的钙钛矿层的紫外可见吸收光谱,观察钙钛矿层的分解情况。初步探索影响封装效果的因素。

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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4-7周:制备多种聚合物涂层,使制备出的聚合物涂层在玻璃基底上致密覆盖,测试聚合物涂层厚度与涂膜参数的关系,用接触角测试仪比较不同涂层的润湿性能。

第8-12周:将聚合物涂层应用于钙钛矿器件中,利用光电效率测试系统测试器件的光电性能,并记录器件放置在空气中的光电转化效率随时间的变化。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]闫金定,丁黎明,杨岸夫,杨涛,任红轩.钙钛矿太阳电池研究的前沿与趋势[j].科技中国,2019(01):4-6.

[2]刘智慧.钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层的制备方法[j].有色金属设计,2018,45(04):117-120.

[3] hadadian m, correa-baena j p, goharshadi e k, et al. enhancingefficiency of perovskite solar cells via n-doped graphene: crystal modificationand surface passivation. adv. mater.,2016, 28(39): 8681–8686.

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