以CuSCN為空穴傳輸層的大面積高效率的鈣鈦礦太陽能電池

《以CuSCN為空穴傳輸層的大面積高效率的鈣鈦礦太陽能電池》是依託華南理工大學，由康雄武擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：以CuSCN為空穴傳輸層的大面積高效率的鈣鈦礦太陽能電池
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：康雄武
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

基於有機-無機複合鈣鈦礦材料的太陽能電池，作為一種潛在的廉價高效率太陽能電池，得到了快速發展。本項目將採用倒置結構構建太陽能電池，通過電化學沉積可控制備無機空穴傳輸層CuSCN薄膜，詳細探索製備條件如前驅體離子濃度、溫度等對CuSCN薄膜形貌、結晶度、透光率及導電性的影響，尤其通過Cl2、Br2及類鹵素(SCN)2參雜提高CuSCN薄膜導電性100倍以上，從而製備出高緻密性、高均一、高透光率及高導電性的p型半導體材料。在CuSCN薄膜之上,最佳化鈣鈦礦材料的製備工藝，製備出具有高度均一性、緻密性和結晶度的鈣鈦礦薄膜，重點研究CuSCN及鈣鈦礦材料製備過程的相互影響機制，以及界面結構及性質對界面電荷分離及複合動力學的影響。以此為指導，最終製備出大面積、低成本、高效率的鈣鈦礦太陽能電池，並且為未來理性設計鈣鈦礦太陽能電池奠定基礎。

結題摘要

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）已經實現了前所未有的高的轉化效率，其在商業套用上具有極大的潛力。然而，在雜化鈣鈦礦晶體結構中，易揮發的有機組分不利於其長期熱穩定性。最近幾年，全無機銫鉛鹵化物鈣鈦礦（CsPbX3）材料由於其優異的光電性能和良好的熱穩定性而引起廣泛關注，有望解決傳統雜化鈣鈦礦電池穩定性差的問題。在所有無機鈣鈦礦材料中， CsPbI3具有最合適的帶隙和極好的化學穩定性。然而，由於CsPbI3本身不理想的耐受因子，其仍存在相變、薄膜質量差以及低光伏性能的問題。在本文中，我們採用2D結構誘導以形成均勻高質量3D結構CsPbI3薄膜，並將其套用於太陽能電池的光吸收層以製備高性能的光伏器件。另外，由於Br−的存在，會延緩晶體的降解過程，因此我們製備了CsPbI2Br薄膜。在鈣鈦礦前驅液中，DMSO的加入克服了PbBr2的溶解極限，減緩了晶體的結晶速度，形成了緻密、均勻的高質量鈣鈦礦薄膜，並將其套用於光伏器件中製備高性能太陽能電池。