具有最优光学带隙的锡铅共掺型卤化物钙钛矿太阳电池的研究

基本信息
批准号:61804134
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:杨旸
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:贾子彦,陈旭,刘天宇,沐雯
关键词:
器件物理有机半导体太阳电池钙钛矿
结项摘要

The optical bandgap of the conventional lead-based perovskite is around 1.5 eV. Although its efficiency has reached 22.7%, it is not the most suitable band gap for photovoltaic semiconductors according to shockley-Queisserd theory. The absorption loss of near-infrared photon, makes the SQ limit efficiency of this semiconductors only 30%. while a large number of lead in this perovskite material also raises the environmental concerns. In response to these problems, we propose to construct a new type of perovskite by tin-lead co-doping method. By adjusting the ratio of tin and lead, the optimal optical bandgap (1.2-1.3eV) can be obtained and the SQ limit efficiency can reach the maximized value of 33%..The project will study the energy level regulation principle, film morphology and photophysical properties of this type of tin-lead mixed perovskite, build a new tin-lead mixed perovskite solar cell with the best optical bandgap. We will establish the structure-property relationship of this new perovskite semiconductor system, understand how material properties and device structure influence the charge separation, transport, and collection. Besides, we will clarify the physical mechanisms that affect device stability and hence improve device lifetime . The ultimate goal is to achieve photovoltaic devices with power conversion efficiency above 20%, and the encapsulated device can exhibit less than 20% decay in accelerated aging experiments with 1000 hours of continuous illumination.

传统铅基钙钛矿的光学带隙在1.5 eV附近,尽管其效率已达22.7%,但根据shockley-Queisserd理论这并不是最适合做光伏半导体的带隙。近红外光子的吸收损失,使得这类半导体的SQ极限效率只有30%,同时大量的铅也不利于环保。针对这些问题,我们提出以锡铅共掺的方式构造新型钙钛矿半导体,通过调节锡铅比例,获得最佳光学带隙(1.2-1.3eV),其SQ极限效率可达33%。.本项目将深入研究这类锡铅共掺钙钛矿的能级调控规律,结构形貌特性和光物理性质,构筑新型的具有最佳光学带隙的锡铅共掺钙钛矿太阳电池,建立适合这一新型钙钛矿半导体体系的构效关系,深入理解材料特性和器件结构对电荷分离、输运、收集的影响,制备出高性能器件,同时阐明影响稳定性的物理机制,提升器件寿命。最终目标是实现转换效率在20%以上的光伏器件,且封装器件在1000小时连续光照的加速老化实验中,衰减小于20%。

项目摘要

针对现有铅基钙钛矿太阳能电池光谱响应较窄、环境不友好等关键问题,本项目从材料的可控制备出发,深入研究这类锡铅共掺型材料的结构形貌特性和光物理特性,设计并优化器件中的能级匹配、界面接触等,深入理解材料特性和器件结构对电荷分离、输运、收集的影响,制备出高性能的单节太阳能电池器件,并且初步实现窄带隙锡铅共混太阳能电池和铅基太阳能电池的一体化叠层电池。同时理解这类电池退化的物理机制,提升器件的寿命。本项目拟解决的关键科学问题是阐明锡铅共混型钙钛矿太阳能电池材料的“组分结构和凝聚态结构与薄膜的光电特性和器件光伏性能的内在关联。项目完全达到了项目预期目标,实现带隙宽度在1.1-1.3 eV之间的窄带隙锡铅共混型钙钛矿材料的可控制备;系统研究并阐明窄带隙锡铅共混型钙钛矿的基本光物理特性和参数;实现了单节超过20%的效率,超过预期目标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200093
发表时间:2020
3

聚酰胺酸盐薄膜的亚胺化历程研究

聚酰胺酸盐薄膜的亚胺化历程研究

DOI:10.3969/j.issn.1005-5770.2022.09.012
发表时间:2022
4

基于天然气发动机排气余热回收系统的非共沸混合工质性能分析

基于天然气发动机排气余热回收系统的非共沸混合工质性能分析

DOI:10.3969/j.issn.1001-2222.2015.03.010
发表时间:2015
5

添加有机物料对豫中烟田土壤呼吸的影响

添加有机物料对豫中烟田土壤呼吸的影响

DOI:10.13227/j.hjkx.202109003
发表时间:2022

杨旸的其他基金

批准号:61203254
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61231009
批准年份:2012
资助金额:290.00
项目类别:重点项目
批准号:21602066
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60902041
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61003093
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500747
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61901520
批准年份:2019
资助金额:18.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872091
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:61402112
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40906042
批准年份:2009
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

亚带隙光吸收增强钙钛矿太阳电池转化效率的研究

批准号:61504063
批准年份:2015
负责人:曹大鹏
学科分类:F0403
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

锡(IV)基非铅钙钛矿材料的设计合成及其在太阳电池中的应用研究

批准号:21805093
批准年份:2018
负责人:饶华商
学科分类:B0906
资助金额:25.50
项目类别:青年科学基金项目
3

高效宽带隙钙钛矿太阳电池材料开发与器件优化

批准号:21706070
批准年份:2017
负责人:吴永真
学科分类:B0813
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
4

多重钙钛矿结构无铅卤化物材料的设计合成及光电性能研究

批准号:21871048
批准年份:2018
负责人:杜克钊
学科分类:B0112
资助金额:61.00
项目类别:面上项目