空气中制备高效钙钛矿太阳能电池及其稳定性增强研究

空气中制备高效钙钛矿太阳能电池及其稳定性增强研究报告人：刘畅时间：2016.06.27目录contents背景介绍研究内容结论与实验方案背景介绍背景介绍CH3NH3PbI3的不稳定性在钙钛矿太阳能电池的制备或负载过程中,所处的水氧等气氛环境条件将直接影响钙钛矿太阳能电池的效率，首先,碘化铅甲胺对水是极为敏感的材料,遇水后极易水解,其次碘化铅甲胺的热稳定性和光稳定性差也是导致其整体稳定性差的原因。钙钛矿结构通常为ABX3，通过对其A位或者X位的掺杂改性提高钙钛矿材料本身的稳定性对电子传输层及其界面进行修饰提高电池稳定性对空穴传输层及其界面进行修饰提高电池稳定性研究内容提高钙钛矿太阳能电池的稳定性卤素离子Cl掺杂的CH3NH3PbI3-XClx钙钛矿结构中X位改性卤素离子Cl掺杂的CH3NH3PbI3-XClx钙钛矿结构中X位改性卤素离子Cl掺杂的CH3NH3PbI3-XClx钙钛矿结构中X位改性卤素离子Cl掺杂的CH3NH3PbI3-XClx钙钛矿结构中X位改性钙钛矿结构中X位改性卤素离子Br组成的CH3NH3PbBr3Averagepowerconversionefficiencyof13.49%andthemaximumefficiencyover15%钙钛矿结构中X位改性SCN离子掺杂的CH3NH3PbBr3-x(SCN)x钙钛矿结构中A位改性I钙钛矿结构中A位改性在钙钛矿太阳能电池器件结构中,目前大多采用氧化钛为致密层或纳米多孔载体层。

这种结构导致钙钛矿太阳能电池化学稳定性对紫外光照较为敏感。TiO2是典型的光催化材料，其吸收波长在300nm左右,属于太阳光的紫外部分。TiO2吸收了紫外光后,其价带上的电子(e－)受激发跃迁至导带,同时在价带上产生相应的空穴(h＋)。在以TiO2为纳米多孔载体层的钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿材料和TiO2直接接触，可发生如下反应。该反应会生成HI和CH3NH2从而使CH3NH3I分解,进而导致钙钛矿材料的分解,最终导致钙钛矿太阳能电池的稳定性降低。电子传输层及其界面对电池稳定性的影响选用其他空穴传输层在钙钛矿层和电子传输层间进行界面修饰在电子传输层前修饰紫外滤光材料选用其他空穴传输层在钙钛矿层和电子传输层间进行界面修饰在电子传输层前修饰紫外滤光材料空穴传输层及其界面对电池稳定性的影响目前,钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料一般采用spiro-MeOTAD(2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴),但是实际上其原始空穴传输能力只有10-4cm2/V·s,必须进行掺杂才能达到使用的要求,一般采用Li-TFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)。Li-TFSI可以显著提升spiro-MeOTAD的空穴传输能力,且可以提升器件的开路电压.这种材料组合需要氧化,且在氧化过程中Li+可能被消耗掉,且锂盐极易吸潮,从而影响电池的效率与稳定。选用不含Li离子的添加剂提高Spiro的空穴传输能力开发不需要添加其他添加剂就有比较高的空穴传输能力的有机空穴传输层研究制备其他稳定的无机空穴传输层材料设计制备不含空穴传输层的钙钛矿太阳能电池对钙钛矿层和空穴传输层HTM间进行界面修饰其他离子的添加剂其他有机空穴传输层材料无机空穴传输层不含空穴传输层的钙钛矿太阳能电池在钙钛矿层和空穴传输层间进行界面修饰CH3NH3PbI3与HTM间的界面修饰钙钛矿太阳能电池空气下的稳定性仍然较差，效率较低通过对钙钛矿层的修饰改性提高其本身的稳定性目前我们已经通过tbp的添加可以在空气中制备效率较高的电池后续可以沿着这一思路寻找更合适的疏水保护剂来提高其稳定性采用无机空穴传输层替代有机空穴传输层目前我们已经合成氧化亚铜作为无机空穴传输层材料后续可以继续寻找其他合适的p型半