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钙钛矿太阳能电池(柔性钙钛矿太阳能电池原理?)

浏览量:2098 时间:2022-12-23 09:49:00 作者:采采

钙钛矿太阳能电池(柔性钙钛矿太阳能电池原理?)

钙钛矿太阳能电池主要原料?

钙钛矿电池原料是以钙钛矿型有机金属卤化物半导体为吸光材料的太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池,科学家在最新研究中发现,以一种新型钙钛矿(catio3)为原料的太阳能电池转换效率可能高达50%。目前市场上的太阳能电池转换效率是太阳能电池的两倍,可以大大降低太阳能电池的使用成本。

钙钛矿太阳能电池用到钛吗?

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它是一种相对较新的材料进入金属卤化物钙钛矿的地方。当嵌套在太阳能电池的中心时,这种晶体结构也可以将光转化为电能,但成本远低于硅。

此外,钙钛矿基太阳能电池可以用更硬更薄的衬成,因此除了成本更低之外,它们还可以更轻、更灵活。然而,为了具有现实世界的潜力,这些原型需要在尺寸、效率和寿命方面进行改进。

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钙钛矿太阳能电池中没有钙或钛。

其实它得名于吸光层材料:一种钙钛矿型物质。

佩洛夫斯基是以俄罗斯矿物学家佩洛夫斯基命名的。起初是单指钛酸钙(CaTiO3),后来结构相似的晶体统称为钙钛矿。

钙钛矿太阳能电池中常用的光吸收层材料是碘化铅(CH3NH3PbI3)。由于CH3NH3PbI3既含有无机组分,又含有有机分子基团,所以人们也将这类太阳能电池称为混合钙钛矿太阳能电池。

柔性钙钛矿太阳能电池原理?

钙钛矿太阳能电池是目前的研究热点,国内外许多研究小组都在从事这方面的研究。这类电池的光吸收层材料为钙钛矿结构,故命名为钙钛矿太阳能电池。该材料的禁带宽度可以通过改变组分的种类和比例来控制,可以覆盖从红外波段的宽光谱吸收范围,具有载流子扩散距离长、迁移率高的优点。器件的光电转换效率从2009年报道的3.8%提高到目前最高的25.2%。在生产过程中,溶液旋涂法可用于低温制备,整体制造成本低,可制备柔性器件。凭借以上优势,钙钛矿电池以其优异的光电性能和巨大的发展空间得到了世界各国研究者的认可。可以说是站在了太阳能电池舞台的中央。

钙钛矿太阳能电池的基本原理是光伏效应,器件的工作机理可以分为五个过程:

(1)光子吸收过程:电池的光吸收层材料在太阳光下,吸收光子产生受库仑力作用束缚的电子-空穴对,即激子。

(2)激子扩散过程:激子产生后,不会停留在原地,而是在整个晶体中运动。激子的扩散长度足够长,所以激子在运动过程中复合的机会很小,可以大概率扩散到界面。

(3)激子解离过程:钙钛矿材料激子结合能低。在钙钛矿光吸收层和透射层的界面,激子在内建电场的作用下很容易解离,其中电子跃迁到激发态进入LUMO能级,未束缚空穴留在HOMO能级,成为自由载流子。

(4)载流子传输过程:激子解离后形成的自由载流子,其中自由电子通过电子传输层传输到阴极,自由空穴通过空穴传输层传输到阳极。

(5)电荷收集过程:自由电子通过电子传输层后被阴极层收集,自由空穴通过空穴传输层后被阳极层收集,形成两极电位差。电池和外接负载形成一个闭合回路,回路中形成电流。

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