《固態染料敏化異質結太陽電池的穩定性和衰減機理》是依託吉林大學，由劉喜哲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：固態染料敏化異質結太陽電池的穩定性和衰減機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉喜哲
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固態染料敏化異質結太陽電池是近十年發展起來的新型光伏器件，它使用固態空穴傳輸材料替換液結染料敏化太陽電池中的電解液，可以有效解決電解液泄漏和腐蝕的問題。近年來，固態染料敏化異質結太陽電池的性能獲得了明顯進展，轉換效率已接近液結染料敏化太陽電池的水平，顯示了很好的套用潛力。但關於固態染料敏化異質結太陽電池的穩定性研究卻嚴重滯後，只有很少的穩定性數據被報導，關於穩定性以及衰減機理的專門研究更少。太陽電池屬於需要長期穩定工作的器件，其穩定性在整體性能中占有重要位置。因此，有必要對固態染料敏化異質結太陽電池的穩定性和衰減機理進行專門的系統研究，以了解其穩定性狀況和控制穩定性的因素，並為進一步改善器件穩定性起指導作用。
結題摘要
固態染料敏化異質結太陽電池是一種重要的低成本光伏器件。近年來，隨著具有鈣鈦礦結構的有機鹵化鉛染料的套用，其器件性能獲得了大幅提高，成為太陽電池領域的研究熱點。目前，有機鹵化鉛太陽電池的穩定性還不理想，在國家自然科學基金的支持下，我們重點研究了這一光伏體系的穩定性影響因素和衰減機理。研究表明，有機鹵化鉛的分解和相變是導致器件性能衰減的重要原因，濕解反應和光氧化反應是導致有機鹵化鉛老化的重要過程。針對有機鹵化鉛吸光層中缺陷容易加速老化過程的特點，我們研究了吸光層薄膜的噴霧反應製備方法和混合溶劑形貌調控方法，獲得了高結晶度、均勻緻密的有機鹵化鉛吸光層，這種方法適合製備大面積高質量吸光層，且器件性能優異。針對基於甲脒的有機鹵化鉛材料在室溫下容易轉變為六角相的問題，我們採用噴霧反應方法，提出了通過體相和界面摻雜銫離子，形成的固溶體吸光層表現出很好的鈣鈦礦結構穩定性和器件性能穩定性，器件光電轉換效率也有提高。針對在光照下，有機鹵化鉛吸光層容易被二氧化鈦電子傳輸層氧化分解的問題，開發了鑭摻雜的二氧化鈦電子傳輸層，製備的器件在光電轉換效率和光穩定性兩方面都有顯著提高。採用醋酸鉛作為前驅體製備有機鹵化鉛，可以改善吸光層的平整度和覆蓋度，但器件效率容易老化衰減，我們提出了醋酸鉛和硫氰酸鉛混合前驅體的方案，同時獲得了良好的吸光層形貌和良好的器件穩定性。此外，通過本項目的研究，我們還在固態染料敏化異質結太陽電池的封裝方法、無空穴傳輸層器件的界面處理、平面結器件中電子傳輸層的設計製備、電子傳輸層/吸光層界面接觸等方面取得了進展。本項目的研究成果，在探索固態染料敏化異質結太陽電池穩定性的影響因素、理解器件老化的微觀機理、尋找改善器件穩定性的方法等方面具有促進作用。
