《雜化鈣鈦礦太陽電池中的光電轉換過程研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由王命泰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雜化鈣鈦礦太陽電池中的光電轉換過程研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王命泰
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以有機-無機雜化鈣鈦礦作為光吸收材料的鈣鈦礦太陽電池是一種有很大套用潛力的新型光伏器件，但電池的工作原理和光伏機理尚不太清楚。理解光電轉換過程中載流子產生和傳輸動力學行為，揭示電池性能的關鍵影響因素和物理機制，是獲得具有最佳化材料體系和結構的高效鈣鈦礦太陽電池過程中需要解決的關鍵科學問題。本項目中，將製備含有不同烷基鏈和金屬離子的雜化鈣鈦礦材料；針對鈣鈦礦材料性能的特點，建立載流子輸運理論模型，以綜合性地描述光電轉換過程的動力學行為；提出間接動態研究鈣鈦礦中載流子行為的方法，克服現有設備調製頻率的局限性；理論和實驗相結合，理解材料組成和結構相關的載流子輸運動力學特點，揭示影響光電轉換過程的關鍵因素和物理機制，為鈣鈦礦電池的最佳化提供科學依據。本項目的實施可促進鈣鈦礦太陽電池的研究和發展。
結題摘要
以有機-無機雜化鈣鈦礦作為光吸收材料的鈣鈦礦太陽電池是一種有很大套用潛力的新型光伏器件，但電池的工作原理和光伏機理尚不太清楚。本項目主要是針對這些存在的問題，提出解決方案。本項目主要研究目標是,實現有機-無機雜化鈣鈦礦光吸收材料的組成、結構和性能調控；揭示鈣鈦礦組成和結構影響電池光電轉換性能的相關性；發展載流子輸運理論模型，揭示影響鈣鈦礦太陽電池性能的關鍵因素和物理機制。本項目要解決的關鍵問題是，材料組成與結構和載流子的產生、傳輸及複合之間的相關性及電池中載流子輸運動力學理論模型。 在本項目資助下，圍繞研究目標和關鍵科學問題，開展了高效光吸收材料、電子傳輸材料和界面材料的可控制備及其太陽電池性能研究，成果主要以論文和發明專利的形式發表，完成了預定的研究計畫和研究目標。主要研究內容包括：（1）納米材料的製備、結構與性能；（2）太陽電池構築及光電轉換性能；（3）複合材料結構特性影響光電轉換過程的機制。研究工作取得了顯著進展，受到國內外學者的關注。重要成果體現在三個方面：（1）在新型電子傳輸材料、光吸收材料、界面材料及器件的製備技術研究方面，建立了多種核殼結構複合納米陣列電子傳輸材料和寬光譜吸收納米結構材料的可控制備方法和技術，製備了具有新型界面結構的太陽電池；（2）在材料結構特性與太陽電池性能相關性研究方面，揭示了雜化鈣鈦礦薄膜生長的晶體學特點，發展了量子點和絡合物分子原位摻雜鈣鈦礦光吸收材料的方法並獲得了效率為20.1%的高效鈣鈦礦電池原型器件,揭示了多種界面材料的作用原理；（3）在電荷輸運動力學理論研究方面，建立了以自由載流子為光生電荷特點的太陽電池中空穴電流的動態表征方法及理論基礎；初步建立了平板型鈣鈦礦結構的載流子輸運動力學模型。研究成果促進了低價太陽電池的研究和發展。
