《高效、柔性鈣鈦礦型太陽能電池製備及性能研究》是依託鄭州大學，由張森擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高效、柔性鈣鈦礦型太陽能電池製備及性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張森
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鈣鈦礦型太陽能電池是近幾年提出並得到迅速發展的一類新型太陽能電池，高的吸光係數、高的載流子遷移速率等優異材料特性使其受到學術界的高度關注。目前，鈣鈦礦型太陽能電池已然成為新能源領域最為重要的研究熱點之一。太陽能電池柔性化是太陽能電池製備技術的重要研究方向。柔性化不僅能大大擴展太陽能電池的套用範圍，而且能夠更加容易實現光伏建築一體化。更為重要的是，基於柔性基底的太陽能電池適合採用卷對卷技術來製備，這將大大降低電池的製備成本。但是，目前柔性鈣鈦礦型太陽能電池的性能與人們的期望還相距甚遠，研究中還存在許多亟待解決的問題。本項目將鈣鈦礦電池的柔性與高效兩個方面統一起來，重點解決高效鈣鈦礦太陽電池柔性化製備方法的關鍵問題。本項目的實施將推動鈣鈦礦電池的柔性化研究進程，為該類電池的卷對卷低成本、規模化製備技術的開發提供豐富、可靠的基礎研究數據和理論，進而加快鈣鈦礦型電池的商品化進程。
結題摘要
鈣鈦礦型太陽能電池是近幾年提出並得到迅速發展的一類新型太陽能電池，高的吸光係數 、高的載流子遷移速率等優異材料特性使其受到學術界的高度關注。目前，鈣鈦礦型太陽能電池已然成為新能源領域最為重要的研究熱點之一。太陽能電池柔性化是太陽能電池製備技術的重要研究方向。本課題針對以往柔性鈣鈦礦型太陽能電池製備過程中需要高溫退火和柔性透明基底耐熱性差的問題，從開發電池低溫製備工藝和採用耐高溫的柔性金屬基底做電極兩個方面開展研究工作，開展了CdS薄膜、Zn(O,S)薄膜的低溫化學浴沉積及其在鈣鈦礦太陽能電池中的套用研究，開展了CH3NH3PbI3薄膜低溫電化學沉積製備工藝研究，開展了基於鈦柔性基底和碳納米管薄膜電極的背光入射鈣鈦礦太陽能電池製備工藝研究。實驗研究表明：（1）CdS薄膜沉積過程中氨水濃度通過對薄膜厚度、形貌及晶相的影響進而對電池的性能產生重要影響。隨氨水濃度的增加，電池性能具有先提高然後降低的趨勢，氨水濃度存在最優值；（2）化學浴沉積方法製備的Zn(O,S)薄膜在均一性、厚度（～60nm）、粗糙度(～11.8nm)以及透光率（＞90%）等方面均能滿足鈣鈦礦電池對電子傳輸層的要求，Zn(O,S)薄膜與高溫製備的TiO2電子傳輸層具有相當的電子抽取效率，是一種可供選擇的柔性鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層材料；（3）電化學沉積法製備CH3NH3PbI3薄膜的過程中，沉積電壓對PbO2薄膜的表面形貌和微結構有重要影響；在PbO2向PbI2的轉化過程中，隨著反應時間的延長，PbI2的結晶性逐漸減弱，最佳反應時間為10 min；在向CH3NH3PbI3薄膜轉化過程中，HI/CH3NH2體積比存在最優值為1:2。本課題的研究為柔性鈣鈦礦電池的構建提供了新思路和基礎實驗數據，有利於加快柔性鈣鈦礦太陽能電池的商品化進程。
