钙钛矿太阳能电池中D-A-D型空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)作为一种新型太阳能电池,由于其短时间内快速提升的光电转换效率而获得了全世界范围内的广泛关注。空穴传输材料(Hole Transporting Materials, HTM)是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,因此,设计开发经济、高效、稳定的HTM对PSCs的发展具有重要意义。本文综述了2009年以来线型给体-受体-给体(Donor-Acceptor-Donor, D-A-D)结构有机小分子空穴传输材料在PSCs中的应用,详细介绍了各空穴传输材料分子结构对PSCs的光电转换效率和器件稳定性等性能的影响。在此基础上,对未来线型D-A-D型空穴传输材料的发展进行了展望。     

空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为一种新兴高效率光伏电池得到了飞速的发展。作为PSCs中的重要组成部分之一,空穴传输层(HTL)起到促进空穴传输和阻挡电子迁移的作用,同时也影响着器件的光电性能、稳定性和生产成本。因此,寻找成本低廉、空穴迁移率高的空穴传输材料就显得尤为重要。本文将空穴传输材料划分为有机和无机材料两大类,综述了其在钙钛矿太阳能电池中的应用,并重点介绍了基于这些空穴传输材料的电池的光伏性能。     

有机共轭小分子空穴传输材料的研究进展

基于有机-无机杂化钙钛矿材料具有带隙可调、光吸收带宽、双极电荷传输性能好、电荷扩散长度长、溶液加工成本低等优点,钙钛矿太阳能电池受到研究人员的广泛关注。空穴传输材料作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,对载流子的提取和运输、钙钛矿的结晶性、电池器件的稳定性和制作成本都有相当大的影响。本文介绍了近年来有机共轭小分子作为空穴传输材料的研究进展,特别是其分子结构对材料各项性能的调控作用,包括能级、空穴迁移率、成膜性以及器件的光电转换效率和长期稳定性等,以期为未来有机共轭小分子空穴传输材料的研发提供参考。     

钙钛矿太阳能电池中D-A-D型空穴传输材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于具有快速提升的光电转换效率、制备成本低、可溶液加工等优点而获得了广泛关注.空穴传输材料(HTM)负责空穴抽取和防止电荷复合,可提高PSCs的效率和稳定性,是PSCs中的重要组成部分.线型给体-受体-给体(D-A-D)结构的有机小分子空穴传输材料的结构简单,合成难度低.另外,吸电子单元的引入可以降低最高占据分子轨道(HOMO)能级,提高材料的稳定性,而且线型D-A-D构型有利于增强分子内电荷转移,提高材料的空穴传输能力.综述了2009年以来线型D-A-D类空穴传输材料在PSCs中的应用.详细介绍了各空穴传输材料分子结构对PSCs的光电转换效率和器件稳定性等性能的影响.最后,对未来线型D-A-D型空穴传输材料的发展进行了展望.     

黑卟啉无掺杂空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池上的应用

制备高空穴迁移率的空穴传输材料对钙钛矿太阳能电池的商业化应用具有重要意义.合成了一种热稳定性好、对可见光谱全吸收的黑卟啉分子5,10,15,20-四[3,5-二(叔丁基)苯基]-β,β'-四萘醌[6,7-g]锌卟啉(T1),通过UV-Vis、循环伏安、SEM、TGA考察了T1的光物理性质、电化学、热稳定性能及成膜性.结果表明,T1的最高占据分子轨道能级为–5.13 eV,与2,2',7,7'-四(N,N'-二对甲氧基苯胺)-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)(–5.11 eV)相近,能很好地与钙钛矿材料甲胺铅碘相匹配.在不使用传统掺杂剂的条件下,以T1为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的短路电流、开路电压、填充因子及光电转换效率分别为23.86 mA/cm2、0.91 V、61.9％和13.43％,其光电转换效率优于相同条件下制备的基于spiro-OMeTAD的钙钛矿太阳能电池(11.63％).     

碳基钙钛矿太阳能电池光吸收层的研究现状

钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有优异的光电性能和光电转化效率,碳基钙钛矿太阳能电池采用稳定的碳材料作为传输空穴的对电极,不仅工艺简单、价格低廉,而且大大提高了PSCs的稳定性。但是,C-PSCs的光电性能受到钙钛矿光吸收层/碳对电极界面接触程度的限制,同时,传统的有机-无机杂化CH3NH3PbI3(MAPbI3)光吸收层自身稳定性差,对C-PSCs性能产生不利的影响。两步法制备的钙钛矿光吸收层平整度高、致密性好;无机钙钛矿光吸收层稳定性能优异,是未来PSCs发展的方向,本文综述了C-PSCs光吸收层的研究现状,为科研工作者提供一定的参考。     

钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)近几年迅速发展,截至目前,其能量转换效率已经超过23%,这可能使光伏产业发生革命性的变化。基于最新的研究进展,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作机理,简要综述了空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳能电池中的应用。最后,指出了钙钛矿太阳能电池目前存在的一些问题及未来的研究方向。     

氧化镍在钙钛矿太阳能电池中的应用

近年来,有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)的发展迅速,已证明的光电转换效率(PCE)从3.8%快速增长至25.5%。钙钛矿太阳能电池的性能在很大程度上取决于其组成成分以及电子和空穴传输层(ETLs和HTLs)的选择。无机空穴传输材料因较好的稳定性、较高的空穴迁移率以及较宽的光学带隙,受到广泛关注。NiO_x膜因高透明度、工艺通用性、高性价比以及易于在串联器件中集成等优点,被广泛应用于倒置PSCs中。本文简单介绍了NiO_x薄膜的物理方法和化学方法两种表面改性策略,对基于NiO_x的钙钛矿太阳能电池进行了总结与展望。     

富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池自2009年出现以来，经过短短十余年的发展，光电转化效率已提升到24%以上，引起了广泛的关注。富勒烯材料具有较高电子迁移率、可调控的能级以及可低温成膜等特性，在钙钛矿太阳能电池中可以用于电子传输层、钙钛矿层添加剂、界面修饰层，甚至还能够在空穴传输层中发挥作用。这些应用不仅提高了电池的光电转化效率和稳定性，还能有效降低电池的磁滞效应。本综述就富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池各组成部分的应用进行了详细的介绍，并总结了通过修饰富勒烯分子结构提高电池性能的基本规律，这些结果对推动富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池领域的应用有重要意义。     

石墨烯/二氧化钛的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究

具有钙钛矿结构的有机-无机杂化卤化物太阳能电池,由于制作成本低、光电转化效率高,受到了广泛的关注和研究。目前限制光电转化效率的因素之一是产生的电子、空穴复合概率大。实验采用水热法制备石墨烯/二氧化钛薄膜,并制备得到钙钛矿太阳能电池。采用XRD、SEM、电压-电流曲线做了表征。研究结果表明,石墨烯/二氧化钛可以有效增加太阳能电池的电流密度及填充因子,可以将钙钛矿太阳能电池的光电转化效率提高50%。电化学阻抗研究表明,石墨烯/二氧化钛薄膜可以减少电子与空穴的复合概率。