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丙胺盐酸盐辅助结合气淬法制备高效宽带隙钙钛矿太阳电池
1
作者 杨静 韩晓静 +5 位作者 刘冬雪 石标 王鹏阳 许盛之 赵颖 张晓丹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期243-253,共11页
宽带隙钙钛矿与晶硅电池结合制备叠层太阳电池,其效率可以超越单结太阳电池的理论极限.然而,宽带隙钙钛矿薄膜结晶速率快,导致薄膜结晶质量差且具有大量缺陷,严重降低电池的光电转换性能.本文采用温和的气淬法制备宽带隙钙钛矿薄膜,并... 宽带隙钙钛矿与晶硅电池结合制备叠层太阳电池,其效率可以超越单结太阳电池的理论极限.然而,宽带隙钙钛矿薄膜结晶速率快,导致薄膜结晶质量差且具有大量缺陷,严重降低电池的光电转换性能.本文采用温和的气淬法制备宽带隙钙钛矿薄膜,并引入丙胺盐酸盐作为添加剂改善钙钛矿薄膜的结晶质量.丙胺阳离子与钙钛矿组分相互作用生成了二维钙钛矿相,钙钛矿以二维相作为生长模板降低了α相钙钛矿的形成能,同时辅助钙钛矿均匀成核和择优取向生长,增大了晶粒尺寸.使用该策略制备的带隙为1.68 eV的钙钛矿太阳电池实现了21.48%的光电转换效率.此外,制备的8 cm×8 cm的宽带隙钙钛矿薄膜具有良好的均匀性.本工作为高效、大面积钙钛矿基的光伏器件的制备工艺提供了新的策略. 展开更多
关键词 宽带隙钙钛矿 气淬法 丙胺盐酸盐 结晶
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两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究进展
2
作者 韩晓静 王进 张晓丹 《中国基础科学》 2022年第6期52-66,共15页
两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池是将具有优异光电性能的宽带隙钙钛矿和硅衬底结合制备的一种高效太阳电池,突破了单晶硅太阳电池的理论极限效率。虽然已经实现了超过30%的转换效率,但该技术距离商业化还有一定的距离。本文主要介绍两端钙... 两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池是将具有优异光电性能的宽带隙钙钛矿和硅衬底结合制备的一种高效太阳电池,突破了单晶硅太阳电池的理论极限效率。虽然已经实现了超过30%的转换效率,但该技术距离商业化还有一定的距离。本文主要介绍两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的结构及工作原理,分析其性能提升面临的关键问题和解决思路,概述两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的研究进展,并对其未来的发展进行展望。 展开更多
关键词 两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池 宽带隙钙钛矿 载流子传输层 中间连接层 光管理 稳定性
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自组装层修饰溅射氧化镍对刮涂制备的宽带隙钙钛矿太阳电池性能影响研究
3
作者 李佳宁 葛欣 +5 位作者 黄子轩 刘振 王鹏阳 石标 赵颖 张晓丹 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第8期1458-1466,共9页
氧化镍作为高效钙钛矿太阳电池中常用无机空穴传输层材料,具有良好的光学透过性及化学稳定性,并且还可以通过磁控溅射等方法进行大面积制备,且成本低廉。然而相比于有机空穴传输材料,氧化镍和钙钛矿界面处的能级失配、缺陷及不良化学反... 氧化镍作为高效钙钛矿太阳电池中常用无机空穴传输层材料,具有良好的光学透过性及化学稳定性,并且还可以通过磁控溅射等方法进行大面积制备,且成本低廉。然而相比于有机空穴传输材料,氧化镍和钙钛矿界面处的能级失配、缺陷及不良化学反应等限制了基于氧化镍空穴传输层的宽带隙钙钛矿太阳电池的性能。为解决这一问题,本文提出了采用(2-(9H-咔唑-9-基)乙基)膦酸((2-(9H-carbazol-9-yl)ethylphosphonic acid,2PACz)自组装层作为氧化镍/宽带隙钙钛矿界面修饰材料。该分子可以有效钝化氧化镍表面缺陷、调节上层钙钛矿的成膜及促进界面电荷传输,最终宽带隙钙钛矿太阳电池的光电转换效率由16.18%提升至18.42%。本工作为氧化镍空穴传输层在宽带隙钙钛矿太阳电池中的应用提供了一种可借鉴的策略。 展开更多
关键词 宽带隙钙钛矿太阳电池 空穴传输层 氧化镍 自组装层 磁控溅射 刮涂法
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迈向效率大于30%的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池技术的研究进展 被引量：3
4
作者 张美荣 祝曾伟 +6 位作者 杨晓琴 于同旭 郁骁琦 卢荻 李顺峰 周大勇 杨辉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期445-459,共15页
双结叠层太阳能电池由两个具有不同带隙吸收体的电池组成,通过差异化吸收更宽范围波长的太阳光,降低光子热化损失,已展现出打破单结太阳能电池Shockley-Queisser极限效率的巨大优势.获益于钙钛矿电池带隙可调和制备成本低的优点以及晶... 双结叠层太阳能电池由两个具有不同带隙吸收体的电池组成,通过差异化吸收更宽范围波长的太阳光,降低光子热化损失,已展现出打破单结太阳能电池Shockley-Queisser极限效率的巨大优势.获益于钙钛矿电池带隙可调和制备成本低的优点以及晶硅电池产业化的优势,钙钛矿/晶硅叠层太阳电池成为光伏领域的研究热点.本文系统的梳理了钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的最新研究进展,重点从钙钛矿顶电池、中间互联层和晶硅底电池的结构出发,总结出高效叠层器件在光学和电学方面的设计原则.本文还详细地分析了限制钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池继续提效的关键因素及解决措施,这对于钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的产业化之路是非常重要的.最后,对下一代更高效率的低成本叠层太阳能电池进行了展望.我们认为随着对光伏器件效率要求越来越高,基于钙钛矿/晶硅叠层结构的三结电池将会成为下一代低成本高效电池的研究热点. 展开更多
关键词 叠层太阳能电池 宽带隙钙钛矿 晶硅 互联层
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宽带隙钙钛矿材料及太阳电池的研究进展 被引量：4
5
作者 崔兴华 许巧静 +3 位作者 石标 侯福华 赵颖 张晓丹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期144-164,共21页
金属卤化物钙钛矿太阳电池在近几年获得了巨大进展.目前单结钙钛矿太阳电池转化效率已经达到25.2%.经过带隙调整得到的1.63 eV及以上的宽带隙钙钛矿太阳电池是制备多结叠层太阳电池中顶部吸收层的最佳材料.除高效叠层太阳电池外,宽带隙... 金属卤化物钙钛矿太阳电池在近几年获得了巨大进展.目前单结钙钛矿太阳电池转化效率已经达到25.2%.经过带隙调整得到的1.63 eV及以上的宽带隙钙钛矿太阳电池是制备多结叠层太阳电池中顶部吸收层的最佳材料.除高效叠层太阳电池外,宽带隙钙钛矿在光伏建筑一体化以及光解水制氢等领域中也有着广阔的应用前景.然而这种钙钛矿薄膜本身缺陷较多,在光照下还容易发生卤素分离,这也是限制宽带隙钙钛矿太阳电池发展的关键因素.本文综述了目前宽带隙钙钛矿及太阳电池的发展现状,最后对其未来发展前景进行了展望. 展开更多
关键词 宽带隙钙钛矿 叠层太阳电池 缺陷 卤素分离
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钙钛矿/晶硅叠层太阳电池关键材料与技术研究进展 被引量：2
6
作者 李梓进 王维燕 +2 位作者 李红江 黄金华 徐清 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期21061-21071,共11页
太阳电池要成为常规能源需不断提高光电转换效率、降低电池成本。叠层太阳电池采用不同禁带宽度的材料吸收太阳光,可减少高于带隙的高能量太阳光的热化损失,以及低于带隙的低能量太阳光不能被吸收的损失,提高电池光电转换效率。近几年,... 太阳电池要成为常规能源需不断提高光电转换效率、降低电池成本。叠层太阳电池采用不同禁带宽度的材料吸收太阳光,可减少高于带隙的高能量太阳光的热化损失,以及低于带隙的低能量太阳光不能被吸收的损失,提高电池光电转换效率。近几年,钙钛矿/晶硅叠层太阳电池因具有带隙匹配、光电转换效率高、工艺简单等特性,成为新兴的研究热点。经过近五年的发展,钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的光电转换效率已被快速提升至28%。要实现高效的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池,关键材料与结构的发展必不可少。钙钛矿/晶硅叠层电池主要包括四端和两端结构。其中两端叠层电池,因仅需要一个透明电极,有利于减少寄生吸收、降低成本,成为主流钙钛矿/晶硅叠层电池结构。除了结构改进外,开发高质量的关键材料对高效叠层电池也十分重要。首先,钙钛矿顶电池的金属电极需要替换成透明电极,使得透过顶电池的太阳光能被底电池吸收。目前主流的体系为透明导电氧化物。其次,钙钛矿顶电池的理想带隙为1.7~1.8 eV,因此需要开发高质量的宽带隙钙钛矿电池,以实现开路电压的增益。最后,两端叠层电池的中间界面层起复合载流子和调控光传输的双重作用,需要探寻具有优异光电特性的界面层材料。目前主流的中间界面层体系包括氧化铟锡、掺杂纳米硅以及含纳米硅的氧化硅薄膜等。虽然通过关键材料和结构的发展,叠层电池光电转换效率已经达到28%,但距43%的极限效率还有一定的差距,需进一步提高叠层电池的短路电流密度、开路电压等光伏特性参数。为提高叠层电池的短路电流密度,需降低载流子传输层、透明电极、中间界面层的寄生吸收损失,同时通过绒面结构、减反层、折射率匹配的界面层等光管理手段降低界面的反射损失。提高叠层电池开路电压的关键 展开更多
关键词 钙钛矿/晶硅叠层太阳电池 透明电极 中间界面层 宽带隙钙钛矿电池 光管理
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