全无机钙钛矿材料晶体生长过程的成膜工艺优化开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着全球人口的不断增长,人类社会需要越来越多的能源来满足生存和发展的需要。化石燃料的大量使用,造成了雾霾、酸雨和水质污染等严重的环境问题,对人们健康形成了巨大威胁。因此,寻找清洁可再生的能源成了各国政府的当务之急。太阳能因其取之不尽用之不竭的丰富储量、不需要长途运输可以就地取材的便利特点,以及在开发利用过程中无噪音、废水和废弃物等环境污染物产生等优点,得到了世界各国政府的大力支持。

钙钛矿太阳能电池是从染料敏化太阳能电池发展而来。但和传统太阳能电池相比,钙钛矿太阳能电池具有成本低、能带较窄、吸光系数高、载流子迁移率高以及易于封装和规模化生产等一系列显著的优点,自诞生以来在太阳能电池研究领域成为备受瞩目的焦点。

2009年,Miyasaka 等首次将CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbI3作为光敏剂制成染料敏化太阳电池,效率达到3.8%,奠定了钙钛矿太阳电池发展的基础。2011年,Park等人通过优化CH3NH3PbI3和TiO2 的制备工艺,获得了6.5%的效率,但仍然使用液体电解质,10分钟后电池效率已衰减80%。为了解决此问题,2012年,Gr#228;tzel和Park等人首次用固态spiro-OMeTAD作为空穴传输层,制成了固态钙钛矿太阳电池,效率达9.7%。Snaith等人用Al2O3代替TiO2,用CH3NH3PbI2Cl作吸光层,效率达10.9%。2013年,Gr#228;tzel等人改进了原有的一步法,采用两步连续沉积法制得的钙钛矿太阳电池的效率达15%。同年9月,Snaith等人采用双源蒸汽法制得平面异质结钙钛矿太阳电池,获得 15.4%的能量转换效率。2014年,华中科技大学韩宏伟等人采用全印刷方式制备无空穴传输层,用碳作电极的介孔结构钙钛矿太阳电池,其效率达到12.8%。Yang Yang等人进一步改进了钙钛矿结构层,采用过掺Y修饰TiO2层作电子传输材料,使钙钛矿太阳电池效率达到19.3%。2015年,Seok等人采用一种分子内交换的方法制备了以FAPbI3 为吸光材料的钙钛矿太阳电池,获得20.2%的效率。

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