氧化物薄膜在钙钛矿太阳能电池中的电子输运机理

批准号:
51672119
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
周艳文
依托单位:
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖璇、李志、王晓明、孟彪、赵卓、吴川、刘洋、佟欣儒、李彤
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中文摘要
针对钙钛矿太阳能电池中氧化物材料及其能级分布对电子传输作用机理不明确的问题,基于氧化物薄膜与钙钛矿吸收层导带能级匹配的设计,及两者接触面积差异化设计理念,在柔性PI基体上制备平面异质结型及介观纳米骨架钙钛矿太阳能电池。通过表征和计算氧化物薄膜及钙钛矿涂层的晶格结构、能级分布、光电性能及太阳能电池的I-V性能,探索钙钛矿太阳能电池中透明氧化物薄膜在电子从吸收层向传输层跃迁、输运过程的物理机制,阐明作为电子传输材料的氧化物薄膜与钙钛矿涂层接触面积差异对电子迁移的作用机制;揭示钙钛矿太阳能电池中电子传输材料作用机理----形成平面异质结类型、敏化作用存在与否,并阐述上述作用机制下太阳能电池性能变化。此研究将为开发高效、柔性钙钛矿太阳能电池提供实验及理论基础。
英文摘要
In order to reveal the electron transportation mechanisms of the oxide films in the perovskite solar cells, the hetero-junction and mesoscopic perovskite solar cells are prepared on flexible PI substrate, which are based on the ideas of matching the conductive bands, and differentiating the contact areas between the oxide films and the peorskite coatings. The influence of the structures (crystal lattices and optical band gap, conductive bands ) of the oxide films and perovskite coatings, as well as the contact area between them on the electron transition, transportation are investigated by measuring and calculating of the lattice structures, conductive bands, optical band gaps, the optical and electrical properties of the films, and the I-V properties of the perovskite solar cells. The possible electron transportation mechanisms of the oxide films in the perovskite solar cells, e.g. 1) pn heterojuncion, 2) or pin heterojuncion, 3) or the sensitizing effect to hold and transport the electrons from the absorb layers to the electrodes, are analyzed and discussed. This study will provide the experimental and theoretical data to help the fabrication of the high-effective flexible perovskite solar cells in the near future.
本项目涉及钙钛矿太阳能电池的透明导电电极层及钙钛矿层两个部分。.在透明导电电极层中,制备平面和纳米棒阵列两种结构薄膜。为深入研究透明导电薄膜,本项目涉及了三方面工作:1)适应于柔性基体的超薄透明导电电极AZO/Ag/AZO。结果表明,其可见光区平均透光率达80%以上,70nm厚的电极方块电阻小于5Ω/sq,具有较高的光电品质因子,具有在柔性基体表面以平面异质结形式复合钙钛矿吸收层形成钙钛矿太阳能电池应用的可能性。2)采用水热法制备了ZnO 纳米棒阵列。通过调控前驱体PH值,纳米棒阵列结构可控,且其可见光区透光率达80%。3)具有优异透光和导电性的石墨烯受稳定性和易划伤性限制,磁控溅射和蒸发镀制备的ZnO/石墨烯复合薄膜以保护石墨烯表面,氧与碳成键而使石墨烯的导电能力下降。.在钙钛矿材料和薄膜的制备中,1)以采用真空双源共蒸发技术制备了CH3NH3PbI3薄膜,当退火温度超过100 ℃时薄膜分解,随有机组分的挥发,产生大量过剩PbI2相。2)为促进薄膜的稳定性,制备了全无机CsSnI3-x(F)x薄膜。因为F-Sn键长较短,键能较强,随着F元素的掺杂,延缓了其在空气中的相变过程。此类钙钛矿薄膜在空气中以双层结构稳定存在。3)采用改进的水热方法合成铅掺杂钙钛矿Cs2Sn(Pb)I6粉体,并优化其半导体性能。Cs2SnI6中引入2at%Pb2+不仅有利于提高Cs2SnI6的热稳定性,而且扩大了光吸收范围,且产生了较高的光电流(~90μA)。4)在外加纳米级机械载荷时,稳定双层Cs2AgBiBr6单晶局域带隙变窄,光电倍增效应增强。5)BaTiO3和BiFeO3纳米薄膜经水溶液处理后,因羟基与极化薄膜键合,增强了其二极管效应。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Role of cetyltrimethyl ammonium bromide on sol–gel preparation of porous cerium titanate photocatalyst
十六烷基三甲基溴化铵在溶胶凝胶制备多孔钛酸铈光催化剂中的作用
DOI:10.1007/s10971-018-4779-7
发表时间:2018-08
期刊:Journal of Sol-Gel Science and Technology
影响因子:2.5
作者:Wenjie Zhang;Yinghao Dong;Yanwen Zhou;Jing Li;Xuan Xiao;Chuanguo Li
通讯作者:Chuanguo Li
Surface modification of 316L stainless steel by diamond-like carbon films
类金刚石碳对316L不锈钢进行表面改性
DOI:10.1007/s42243-020-00409-w
发表时间:2020-05-02
期刊:JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH INTERNATIONAL
影响因子:2.5
作者:Li, Rui-wu;Zhang, Zheng;Wu, Fa-yu
通讯作者:Wu, Fa-yu
Local stress enhanced photocurrent of visible light photo-detection in Cs2AgBiBr6 single crystal
Cs2AgBiBr6 单晶中局部应力增强可见光光电检测的光电流
DOI:10.1063/1.5116088
发表时间:2019-09
期刊:Applied Physics Letters
影响因子:4
作者:Li Tong;Wang Jing;Gao Ziyan;Lv Peng;Yang Yuben;Wu Junsheng;Hong Jiawang;Wang Xueyun;Zhou Yanwen
通讯作者:Zhou Yanwen
DOI:10.13988/j.ustl.2019.04.006
发表时间:2019
期刊:辽宁科技大学学报
影响因子:--
作者:李金龙;周艳文;滕越;张开策;王亚男;郭媛媛;吕哲
通讯作者:吕哲
The mechanism of the stability improvement of the B$upgamma$-CsSnI3 perovskite doped with fluorine
氟掺杂B$upgamma$-CsSnI3钙钛矿稳定性提高机制
DOI:10.1088/2053-1591/ab5dd6
发表时间:2019
期刊:Materials Research Express
影响因子:2.3
作者:Zhuo Zhao;Junsheng Wu;Fang Fang;Tong Li;Yanwen Zhou;Jian Wang
通讯作者:Jian Wang
磁控溅射铝基涂层/热成形高强钢界面扩散行为与合金相调控
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2022
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
等离子体驱动梯度素涂层的获得及其对多重耦合失效的抑制机理
- 批准号:51972155
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
石墨烯基超薄透明导电氧化物薄膜结构及光电行为
- 批准号:51372109
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
磁控溅射等离子体行为对TCO薄膜结构性能影响机理
- 批准号:51172101
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
多元透明导电氧化物薄膜光电性能的机理研究
- 批准号:50872048
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
国内基金
海外基金
