基于P3HT空穴传输层的钙钛矿太阳能电池性能仿真研究

利用AMPS-1D软件对钙钛矿太阳能电池性能进行仿真.研究发现,当P3HT厚度500 nm时,钙钛矿太阳能电池的短路电流密度Jsc=18.995 mA/cm2,光电转换效率Ef=17.425;,填充因数FF=0.824,开路电压Voc=1.113 V.钙钛矿太阳能电池的光吸收层厚度为400 nm时,钙钛矿太阳能的光电转化效率最大.钙钛矿太阳能电池开路电压、短路电流密度、填充因数和光电转化效率等性能随着阴极材料功函数的增大而减.通过理论计算对制备高性能的太阳能电池具有指导性作用.     

钙钛矿太阳能电池中电子传输层现状研究

有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池(简称钙钛矿太阳能电池)的最高光电转换效率已经达到25.5％,是最有希望取代硅基太阳能电池并实现广泛应用的太阳能电池之一.作为钙钛矿太阳能电池的基本组成部分,电子传输层对电池的性能起着至关重要的作用.本文阐述了钙钛矿太阳能电池中电子传输层的种类、尺寸以及界面修饰等对器件性能的影响,为继续...     

石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用进展

石墨烯及其衍生物具有优异的光学、电学和柔韧性等优越性能,已经应用在钙钛矿太阳能电池中。通过添加石墨烯或者石墨烯衍生物能够提高器件的稳定性和光电转化效率。本文主要介绍石墨烯和衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用进展,通过探索石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用,为未来开发高性能和高稳定性的器件作参考。     

Cu2ZnSnS4纳米粒子的水热合成及其光催化性能研究

以易获取的氯化铜、氯化锌、氯化亚锡等无毒材料为原料,采用水热合成法制备得到Cu2ZnSnS4纳米粒子.并采用XRD、SEM分析了不同反应温度和硫源对Cu2ZnSnS4纳米粒子的晶相结构、显微形貌的影响,并以降解罗丹明B为模型,研究了Cu2ZnSnS4纳米粒子的光催化性能.研究表明:在180 ℃下使用Na2S为硫源反应12 h所得的产物为形貌均一的多晶Cu2ZnSnS4纳米粒子;在该条件下制得的产物降解20 mg/L罗丹明B时,在LED灯光照150 min后其光催化效率达到98;以上且降解过程中逐步脱乙基生成4种中间产物.     

NiO为空穴传输层的量子点发光二极管及其性能

采用溶液法制备NiO纳米晶,利用XRD、TEM、UPS表征样品并将其应用于结构为ITO/NiO/PVK/ QDs/ZnO/Ag的量子点发光二极管(QLED)中.XPS测试表明紫外臭氧处理可诱导NiO晶格内部产生Ni3+离子,通过引入多次旋涂和多次紫外臭氧处理相结合的工艺,获得Ni3离子含量增多且分布均匀的NiO薄膜.研究结果显示:随着旋涂NiO次数的增加,器件性能呈现出逐渐改善趋势,当旋涂4次时,器件获得最佳效果,其中最佳发光强度从184cd/m2提高到4775 cd/m2,最大电流效率为0.54 cd/A,最大外量子效率为0.22;,与未改善的单层NiO基QLED相比,均提高超过50倍.     

预制层衬底加热对Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

本文采用二步法制备Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,首先通过真空热蒸发制备CuZnSn (CZT)预制层,其衬底加热温度分别为20℃、50℃、75℃和100℃,然后对所制备的CZT预制层在400℃下硫化60 min,从而制备出CZTS薄膜.利用XRD、Raman、SEM、反射谱和透射谱对所制备的CZTS薄膜进行了表征,实验结果表明,预制层衬底加热温度对CZTS薄膜结构与光学特性有很大影响,在衬底加热50℃时制备预制层硫化后所得CZTS薄膜具有高的结晶度、致密均匀的薄膜表面和最佳1.5 eV光学带隙.此外,与衬底未加热制备预制层在500℃和90 min最佳硫化条件下所制备的高纯CZTS薄膜相比,在50℃预制层衬底加热条件下所制备CZTS薄膜具有更好地结晶质量、更低的硫化温度和更短的硫化时间,这种现象表明衬底加热制备金属预制层利于更高品质CZTS薄膜的制备,可有效的降低硫化温度和缩短硫化时间,当前的研究结果为在低温下实现高质量CZTS薄膜的制备提供了一种有效的途径.     

Cu2ZnSnS4纳米片的两步法制备及其光学性能

先后利用化学气相沉积法和液相离子交换法,在FTO导电玻璃基底上两步法制备Cu2ZnSnS4 (CZTS)纳米片,并通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见吸收光谱仪(UV-vis)等表征手段对所得样品的物相结构、微观形貌、化学组分及光学性能进行测试分析.研究结果表明,所得样品为四方晶型CZTS纳米片,对可见光具有良好的全波段吸收,经计算其禁带宽度约1.51 eV.此外,对CZTS纳米片的形成机理进行初步探讨.     

简易溶液法快速制备Cu2ZnSnS4纳米晶工艺研究

采用一种简易溶液法成功快速制备出低成本薄膜太阳能电池用Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶.探讨合成温度和时间对CZTS纳米晶的结构、形貌、元素比例及光学特性的影响,实现可控的CZTS纳米晶合成.以上特性分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDX)、紫外-可见光谱仪(UV-vis)进行表征.结果表明:温度为250℃,时间为1h时可获得锌黄锡矿结构,团聚颗粒约为200～500 nm,化学计量比约为Cu∶ Zn∶ Sn∶S=2.17∶ 1∶1.23∶4.69,禁带宽度为1.5 eV的纳米晶,适合印刷法制备CZTS薄膜太阳能电池吸收层.     

Cu2ZnSnS4纳米晶的溶剂热法制备和表征

利用溶剂热制备了Cu2ZnSnS4 (CZTS)球形纳米晶.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散谱(EDS)和紫外-可见分光光度计对产物的物相结构、形貌、化学组分及光学性能进行表征.结果表明:所制备的CZTS球形纳米晶具有锌黄锡矿结构,球形颗粒的直径为190～300 nm,每个球形颗粒是由很多平均尺寸大约24 nm的纳米晶构成.纳米晶具有锌黄锡矿结构,其禁带宽度约为1.55 eV.同时研究了反应前驱溶液中不同量的硫脲和氯化锌对所制备的CZTS纳米颗粒的结构、原子组分比和形貌的影响规律,并对其形成机理进行了初步探讨.     

CuInS2量子点敏化ZnO基光阳极的制备与性能研究

采用两步法在导电玻璃(FTO)基板上制备纯氧化锌(ZnO)纳米棒和钇掺杂的氧化锌(ZnO∶Y)纳米棒,采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在所制备的ZnO及ZnO∶Y纳米棒上沉积CuInS₂量子点制备ZnO/CuInS₂和ZnO∶Y/CuInS₂光阳极。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针能谱仪(EDS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、电流密度-电压(J-V)曲线等技术手段对不同光阳极样品的晶相结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能和太阳电池性能进行了表征。实验结果表明:所制备的ZnO纳米棒和ZnO∶Y纳米棒为六方纤锌矿结构。CuInS₂量子点敏化的ZnO纳米棒薄膜的光学带隙从3.22 eV减小为2.98 eV。CuInS₂量子点敏化ZnO∶Y太阳能电池的短路电流密度和光电转换效率比未掺杂的ZnO纳米棒组装的太阳能电池分别提高了6.5%和50.4%。     

不同镉源制备铜锌锡硫电池缓冲层的研究

目前制备CZTS薄膜太阳电池的缓冲层绝大多数采用硫酸镉作为镉源.本文将主要介绍用醋酸镉((Ch3COO)2Cd)、氯化镉(CdCl2)和硝酸镉(Cd(NO3)2)和硫酸镉(CdSO4)四种不同的镉源制备硫化镉薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见分光光度计对硫化镉薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行分析研究.分析结果表明以硝酸镉为镉源制备的硫化镉薄膜最适合作为缓冲层使用.将不同镉源制备的硫化镉薄膜作为CZTS薄膜电池的缓冲层,制备出的电池效率分别为:1.83;((Ch3COO)2Cd)、2.89;(CdCl2)、3.4;(Cd(NO3)2)、3.19;(CdSO4).     

CsGeI3空穴传输层平面异质结钙钛矿太阳电池的模拟优化

采用AFORS-HET软件对CsGeI3空穴传输层(Hole Transport Material, HTM)平面异质结钙钛矿太阳电池进行了模拟,TiO2作为电子传输层,CH3NH3PbI3作为光吸收层,C作为背电极,分别讨论了钙钛矿光吸收层厚度、缺陷浓度,光吸收层/HTM界面态密度和HTM对太阳电池性能参数的影响.模拟优化得到CsGeI3 HTM的PSCs最佳性能参数为:Voc=1.199 V,Jsc=22.2 mA·cm-2,FF=86.22;,PCE=22.95;,效率虽略低于spiro作为HTM的器件,但考虑生产工艺和制备成本,CsGeI3作为HTM的PSCs将具有更好的应用前景.     

Preparation of Cu2ZnSnS4 single crystals from Sn solutions

We investigated the phase diagrams of the Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)–Sn pseudobinary system in order to obtain knowledge useful for the growth of high-quality CZTS single crystals using a solution-based method. For Sn solutions saturated with less than ～60 mol% CZTS, the solutes are separated into two phases (CZTS phase+SnS_x phase+liquid phase). On the other hand, for solutions with more than 60 mol% CZTS, the solutes are single phase (CZTS phase+liquid phase). The CZTS single crystals were obtained from a 70 mol% CZTS solution (liquid temperature 850 °C) at 900 °C. The powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the CZTS single crystal shows preferred orientations of (112), (220) and (312) planes, confirming the Kesterite structure of CZTS. The Raman spectrum shows three peaks at 287, 338, 371 cm^?1, which corresponded to CZTS peaks. The composition of the CZTS single crystal along the growth direction is found to be slightly Cu-poor, Zn-rich and S-rich. Therefore, it is assumed that the Cu vacancy is the dominant p-type conduction mechanism.     

不同硫化温度对Cu2ZnSnS4薄膜质量及太阳能电池性能的影响

采用ZnS-Sn-CuS作为靶材,利用磁控溅射技术制备了Cu2ZnSnS4 (CZST)薄膜材料及太阳电池,重点研究了不同硫化温度对CZTS薄膜质量及太阳电池性能的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分别表征了不同硫化温度下制备的CZTS薄膜的晶相结构、表面形貌、化学组分、相的纯度和光学性能.结果表明:在580℃下所制备的CZTS薄膜光滑致密、结晶质量好,同时化学组分属于贫铜富锌,而且无其他二次相,禁带宽度约为1.5 eV.符合高效率太阳电池吸收层的要求.将CZTS吸收层按照SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/ITO/ Al的结构制备成面积为0.12 cm2的电池并进行Ⅰ-Ⅴ测试.测试结果表明,在580℃硫化后制备的CZTS薄膜太阳电池具有最高的转换效率为3.59;.     

原子层沉积二氧化钛薄膜对钙钛矿太阳电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分.采用原子层沉积的方法制备二氧化钛薄膜,并将其作为电子传输层制备了平面钙钛矿太阳电池.系统研究了二氧化钛薄膜厚度和退火温度对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,TiO2的沉积速率约为0.41 ?/cycle,13 nm左右的二氧化钛薄膜能够获得较好的电池性能;后期退火改善了TiO2薄膜的光学和电学性能,但是退火产生的微小裂纹限制了电池的性能,因此,选择90 ℃退火条件下制 备的二氧化钛.最终利用原子层沉积制备的TiO2得到了17.1;的电池效率.     

基于ZnO电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究进展

作为新一代低成本、高效率的光伏器件,以有机卤化铅CH₃NH₃PbX₃(MAPbX₃,X=Br、I、Cl)为光吸收层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)相比于其他类型的光伏器件,具有原料丰富、工艺简单等特点。在较短的时间内,该类电池效率已由3.8%迅速攀升至25.7%,几乎可以媲美商用硅太阳能电池,成为能源应用领域的一颗新星。氧化锌(ZnO)因其具有材料易于加工、电子迁移率高、制造成本低廉且形貌结构多样等优点,被作为该类电池较为重要的一种电子传输层(ETL)而被广为研究。本文主要以不同结构的ZnO纳米薄膜ETL作为研究对象,对其在PSCs中的应用进行了总结,详细介绍了基于不同形貌ZnO纳米结构PSCs的研究进展,分析了该类电池面临的主要问题与解决处理方式,并对未来的发展趋势进行了展望。