《有機無機鹵化物鈣鈦礦太陽能電池：從基本原理到器件》是2021年化學工業出版社出版的圖書，作者是朴南圭、麥可·格蘭澤爾、宮坂力。
基本介紹
- 中文名：有機無機鹵化物鈣鈦礦太陽能電池：從基本原理到器件
- 作者：朴南圭、麥可·格蘭澤爾、宮坂力
- 出版社：化學工業出版社
- ISBN：9787122371508
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
光伏發電是最有希望代替化石燃料的能源之一。在未來的光伏產業中，有機-無機雜化的鈣鈦礦是非常具有前景的候選材料。本書英文原版的三位主編，都在該領域做出了傑出貢獻。
由三位傑出科學家引領，本書從鈣鈦礦太陽能電池的基本原理出發，介紹了從基本理論到器件工程的各方面內容。全書共14章：第1章和第2章描述了鹵化鈣鈦礦的基本原理；第3章介紹了器件的極限轉化效率；第4章至第6章介紹了器件物理特性及鹵化鈣鈦礦中離子的遷移；第7章和第8章可以幫助讀者進一步理解鈣鈦礦中離子的遷移和抑制；第9章講述了如何利用器件和材料來獲得高效率的鈣鈦礦太陽能電池；第10章介紹了電流密度-電壓曲線的遲滯效應和穩定性；第11章介紹了鈣鈦礦太陽能電池的高電壓特性；第12章講述了鈣鈦礦在有機本體異質結類型的太陽能電池中的套用；第13章介紹了鹵化鈣鈦礦在製備柔性太陽能電池中的套用；第14章講述了無機空穴傳輸層對深入觀察器件內部結構的作用。
本書集中了大量與鈣鈦礦太陽能電池相關的前沿科研成果，可以為鈣鈦礦太陽能電池的研究者和技術開發者提供有益的參考和幫助。
圖書目錄
第1章 雜化鹵化鈣鈦礦的分子移動和晶體結構動力學 1
Jarvist M.Frost，Aron Walsh
1.1 引言 1
1.2 鈣鈦礦 1
1.3 一般的晶體結構 3
1.3.1 正交晶相（T＜165K） 4
1.3.2 四方晶相（165～327K） 4
1.3.3 立方晶相（T＞327K） 4
1.3.4 從甲銨到甲脒陽離子 5
1.4 分子運動 5
1.5 離子傳輸 7
1.6 介電效應 8
1.7 小結 10
參考文獻 10
第2章 有機鹵化物鈣鈦礦薄膜和界面的第一性原理模型 13
Edoardo Mosconi，Thibaud Etienne，Filippo De Angelis
2.1 引言 13
2.2 對錫基和鉛基鈣鈦礦建立可靠的計算協定 14
2.3 TiO2/有機鹵化物鈣鈦礦結點界面中氯的重要性 15
2.4 PbI2修飾的TiO2/MAPI異質結電子耦合 17
2.5 MAPI薄膜沉積在ZnO上熱力學的不穩定性調查 19
2.6 MAPI中的缺陷遷移及其對MAPI/TiO2界面的影響 21
2.7 MAPI和水的非均質界面：鈣鈦礦被水降解的暗示 26
參考文獻 33
第3章 太陽能電池的最大轉換效率和開路電壓 38
Wolfgang Tress
3.1 地面太陽能電池的最大轉換效率 38
3.1.1 熱力學與黑體輻射 38
3.1.2 基於半導體的光伏發電 40
3.1.3 開路電壓的輻射極限 42
3.1.4 Shockley-Queisser極限 44
3.2 帶隙 46
3.2.1 起始吸收波長和亞帶隙厄巴赫尾（Urbach tail） 46
3.2.2 調整帶隙和串聯器件 46
3.3 非輻射複合 48
3.3.1 電致發光的量子效率 48
3.3.2 確定複合機制 49
3.3.3 電荷傳輸層的作用 53
參考文獻 54
第4章 CH3NH3PbX3（X=I，Br，Cl）鈣鈦礦的物理缺陷 58
Yanfa Yan，Wan-Jian Yin，Tingting Shi，Weiwei Meng，Chunbao Feng
4.1 引言 58
4.2 計算細節 59
4.3 結論和討論 61
4.3.1 CH3NH3PbX3鈣鈦礦缺陷能級的一般趨勢 61
4.3.2 計算內在點缺陷的轉移能量 62
4.3.3 計算內在點缺陷的形成能 63
4.3.4 計算表面狀態 66
4.3.5 計算晶界狀態 68
4.3.6 CH3NH3PbI3的摻雜特性 72
4.4 結論 75
參考文獻 76
第5章 有機-無機鈣鈦礦的離子導電性：長時間和低頻行為的相關性 79
Giuliano Gregori，Tae-Youl Yang，Alessandro Senocrate，Michael Gratzel，Joachim Maier
5.1 引言 79
5.1.1 鈣鈦礦太陽能電池的電容異常 79
5.1.2 離子遷移的證據 80
5.1.3 離子和電子傳輸特性的實驗說明 82
5.2 方法：直流極化和交流阻抗譜 82
5.3 CH3NH3PbI3的電荷傳輸表征 86
5.3.1 阻抗光譜 86
5.3.2 化學計量極化 87
5.3.3 開路電壓測量 88
5.3.4 決定電導率的離子種類 89
5.4 化學擴散係數和化學電容 91
5.4.1 化學計量極化和表觀介電常數 92
5.4.2 I-V掃描過程中的遲滯效應 94
5.4.3 模擬材料性能的電路 96
5.5 結束語 97
參考文獻 97
第6章 雜化鈣鈦礦太陽能電池中的離子遷移 101
Yongbo Yuan，Qi Wang，Jinsong Huang
6.1 引言 101
6.2 固態材料中的離子遷移 103
6.3 有機三鹵素鈣鈦礦薄膜中的離子遷移 104
6.3.1 OTP薄膜中的移動離子是什麼 104
6.3.2 固體鈣鈦礦薄膜中的流動離子形成及其遷移通道 108
6.4 離子遷移對光伏效率和穩定性的影響 110
6.5 抑制穩定OTP太陽能電池的離子遷移 113
6.6 結論 116
參考文獻 116
第7章 雜化有機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的阻抗特性 120
Juan Bisquert，Germà Garcia-Belmonte，Antonio Guerrero
7.1 引言 120
7.2 充電電容和遲滯效應 122
7.3 鐵電性能 127
7.4 鈣鈦礦太陽能電池的電容性質：黑暗電容 129
7.5 電容-電壓，摻雜，缺陷和能級圖 131
7.6 瞬態光電壓和光電流 135
7.6.1 開路電壓衰減 135
7.6.2 瞬態電流與充電 135
7.6.3 小擾動照明方法：瞬態光電壓和電荷提取 138
7.7 電極上的反應和降解 140
7.8 光能力 143
7.9 結論 144
參考文獻 145
第8章 有機金屬鹵化物鈣鈦礦中的電子傳輸 149
Francesco Maddalena，Pablo P.Boix，Chin Xin Yu，Nripan Mathews，Cesare Soci，Subodh Mhaisalkaro
8.1 引言 149
8.2 雜化鈣鈦礦中電荷傳輸的理論研究 150
8.3 雜化鈣鈦礦中的電荷載流子擴散長度 153
8.4 FET和LED器件中的載流子遷移率 154
8.5 離子漂移、極化和缺陷的作用 157
8.6 極化的電荷載流子 159
8.7 新型鈣鈦礦材料的傳輸 160
8.8 總結和結論 163
參考文獻 164
第9章 甲銨鉛碘和甲脒鉛碘太陽能電池：從敏化到平面異質結 166
Jin-Wook Lee，Hu-i Seon Kim，Nam-Gyu Park
9.1 引言 166
9.2 CH3NH3PbI3的光學性質和能帶結構 169
9.3 液態電解質中的敏化鈣鈦礦量子點 172
9.3.1 前驅體濃度對光電流的影響 172
9.3.2 由乙銨陽離子調整帶隙 173
9.4 固態CH3NH3PbI3鈣鈦礦太陽能電池的第一種形式 174
9.5 鈣鈦礦薄膜製備的可控方法 176
9.6 基於甲脒鉛碘的鈣鈦礦太陽能電池 179
9.6.1 加合物法製備FAPI鈣鈦礦薄膜 179
9.6.2 FAPI基鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能 180
9.6.3 FAPI基鈣鈦礦的穩定性 184
9.7 總結 188
參考文獻 188
第10章 遲滯特性和器件穩定性 192
Ajay Kumar Jena，Tsutomu Miyasaka
10.1 引言 192
10.2 影響遲滯的參數 193
10.2.1 器件結構和工藝參數 193
10.2.2 測試和預測試條件 197
10.3 遲滯現象的起源機制 200
10.3.1 鈣鈦礦的鐵電性質 201
10.3.2 界面載流子動力學 203
10.3.3 離子遷移 205
10.3.4 陷阱態 206
10.4 遲滯現象、穩定的功率輸出和穩定性 208
10.5 結論 212
參考文獻 213
第11章 從太陽光中產生燃料的鈣鈦礦太陽能電池 217
Jingshan Luo，Matthew T.Mayer，Michael Gratzel
11.1 概述 217
11.1.1 能源需求、全球變暖和存儲需求 217
11.1.2 太陽能燃料的產生和利用 218
11.1.3 太陽能到燃料（STF）轉換的基本原則 218
11.1.4 太陽能燃料的產生中，鈣鈦礦作為光能捕獲材料的優點 219
11.2 鈣鈦礦光伏驅動的光解水 219
11.2.1 單電池驅動光解水 220
11.2.2 兩個串聯器件的鈣鈦礦電池驅動光解水 221
11.2.3 獨立水分解的兩個串聯照明吸收體疊層 222
11.2.4 理想的雙吸收系統 226
11.3 CO2還原 227
11.4 討論與展望 230
11.4.1 系統設計與工程 230
11.4.2 穩定性問題和解決辦法 230
11.4.3 展望 230
參考文獻 231
第12章 平面倒置結構的鈣鈦礦太陽能電池 234
Jingbi You，Lei Meng，Ziruo Hong，Gang Li，Yang Yang
12.1 引言 234
12.2 平面結構 235
12.3 倒置的平面結構 236
12.3.1 提高倒置平面太陽能電池效率的薄膜生長 238
12.3.2 空穴傳輸層的界面工程 239
12.3.3 電子傳輸層的界面工程 240
12.3.4 平面結構的穩定性 241
12.3.5 電子傳輸層對穩定性的影響 241
12.3.6 空穴傳輸層對穩定性的影響 243
12.3.7 鈣鈦礦材料的穩定性 243
12.3.8 倒置平面結構太陽能電池中的遲滯效應 244
12.4 結論和未來的展望 245
參考文獻 246
第13章 柔性鈣鈦礦太陽能電池 248
Byeong Jo Kim，Hyun Suk Jung
13.1 引言 248
13.2 柔性器件中鈣鈦礦材料的物理性能 249
13.2.1 鈣鈦礦材料對塑膠基太陽能電池的優勢 249
13.2.2 柔性鈣鈦礦太陽能電池的機械耐受性 250
13.3 柔性鈣鈦礦太陽能電池的研究進展 251
13.3.1 n-i-p結構的柔性鈣鈦礦太陽能電池 253
13.3.2 p-i-n結構的柔性鈣鈦礦太陽能電池 254
13.3.3 金屬基柔性鈣鈦礦太陽能電池 255
13.4 商業化柔性鈣鈦礦太陽能電池的新興技術 257
13.4.1 纖維狀鈣鈦礦太陽能電池 257
13.4.2 超輕柔性鈣鈦礦太陽能電池 258
13.5 總結 260
參考文獻 260
第14章 鈣鈦礦太陽能電池的無機空穴傳輸材料 262
Seigo Ito
14.1 引言 262
14.2 CuI 和CuSCN 269
14.3 Cu2O和CuO 273
14.4 NiO 273
14.5 鉬氧化物（MoOx） 276
14.6 碳材料 276
14.7 結論 278
參考文獻 278
