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自2009年钙钛矿太阳能电池问世以来,经过十几年的发展,电池效率从最初的3.8%提高到了25.7%。钙钛矿太阳能电池主要有平面结构和介孔结构两类,介孔结构的钙钛矿太阳能电池相对于平面结构多了一层介孔层。介孔层可以增大钙钛矿层和电子传输层的接触面积,有利于电子的提取和传输,从而减小电池的迟滞效应。采用水热法制备SnO2介孔层,并将此介孔层应用于钙钛矿太阳能电池的电子传输层。主要研究了水热时间对介孔SnO2电子传输层及钙钛矿太阳能电池的性能影响。通过XPS、SEM、UV-Vis、J-V和IPCE对样品的成分、形貌、光学性能和光电性能等进行了研究。结果表明:当水热时间从3 h增加到9 h时,SnO2纳米片的直径从80 nm增加到了270 nm,介孔SnO2层的厚度从70 nm增加到了350 nm。当水热时间为7 h时,电池的光电性能最佳,其光电转换效率为14.53%,开路电压为1.04 V,短路电流密度为19.29 mA·cm-2,填充因子为72.57%。 ...
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氧化镍作为一种低成本、高稳定性的空穴传输材料,在近些年被广泛地应用在反式钙钛矿太阳能电池中.制备氧化镍空穴传输层最常用的方法是旋涂氧化镍纳米颗粒分散液,因此对氧化镍颗粒粒度以及溶液加工性能提出了很高的要求.本文通过精确控制合成过程中体系pH值,实现了对氧化镍纳米颗粒粒度的调控,进而制备了高质量的氧化镍空穴传输层.实验表明合成体系pH值为9.5—9.8时,可以制得平均粒径为5—10 nm的氧化镍纳米颗粒,并且纳米颗粒具有良好的分散稳定性.此外,通过对氧化镍纳米颗粒进行结构成分分析,发现由pH值调控的粒径变化并不会引起颗粒物质结构和成分的改变.通过表面形貌分析,由pH值调控获得的颗粒可制成致密且具有较小的粗糙度的薄膜,该薄膜展现出良好的空穴抽取能力.基于该薄膜的钙钛矿太阳能电池(MAPbI3)获得了17.39%的光电转化效率,并且几乎没有迟滞现象.本文的实验结果表明,通过pH值精细调控氧化镍纳米颗粒粒度可以有效提升钙钛矿太阳能电池的性能.本文的研究有望促进基于高性能氧化镍空穴传输层的钙钛矿太阳能电池研究. ...
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采用化学还原制备晶硅太阳能电池背电极用银微粉,以聚乙烯醇(PVA)作分散剂,甲醛作为还原剂,氨水调节pH,通过扫描电镜、激光粒度仪等分析银微粉的形貌和粒径,研究还原温度、分散剂用量、还原剂加入硝酸银溶液的速率等工艺条件对银粉形貌和粒径的影响。结果表明,在硝酸银溶液浓度1 mol/L,甲醛溶液浓度1.2 mol/L,pH=3,还原温度为50℃,分散剂PVA添加量为硝酸银质量的1%,还原剂溶液加入速率为100 mL/min时,制备得到平均粒径0.89μm、振实密度5.42 g/cm3、比表面积1.2 m2/g的高分散性银微粉。按银微粉添加量为60%、玻璃粉添加量2%、有机载体为38%配制的背电极银浆,经烘干、烧结固化后测试背电极350℃焊接拉力4.3 N,450℃焊接拉力5.8 N,150℃恒温1 h的老化附着力为(2.5~3.0)N。 ...
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钙钛矿层的品质极大影响钙钛矿太阳能电池性能.然而,在溶液法生成多晶钙钛矿膜过程中会不可避免地形成缺陷和陷阱位.通过在钙钛矿层中嵌入添加物改善钙钛矿晶化,用于减少和钝化缺陷是非常重要的.本文合成一种环境友好的二维纳米材料质子化石墨相氮化碳(p-g-C3N4),并掺杂于碳基钙太阳能电池的钙钛矿层中.实验证明,在钙钛矿前驱体溶液中添加p-g-C3N4不仅能调解碘铅甲胺(MAPbI3)结品的成核和生长速率,获得大晶粒尺寸的平滑表面,还能减少钙钛矿层的本征缺陷.质子化过程在氮化碳表面引入活性基团-NH2/-NH3,它们和钙钛矿晶体表面N-H键发生强化学作用,有效地钝化电子陷阱,提高钙钛矿结晶质量.结果表明,与不掺杂的对照电池(效率为4.48%)和掺杂石墨相氮化碳(g-C3N4)电池(效率为5.93%)相比,掺杂质子化石墨相氮化碳(p-g-C3N4)的电池获得了6.61%的较高效率.本工作展示了一种通过掺杂改性添加物改善钙钛矿膜的简单方法,为碳基钙钛矿太阳能电池的低成本制备提供了建议. ...
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