高效、柔性钙钛矿型太阳能电池制备及性能研究

Perovskite solar cells developed fast in the past few years and have attracted more and more attention due to the excellent performances of perovskite materials such as strong solar absorption, low non-radiative carrier recombination rates and high carrier mobility. At present, Perovskite-type solar cell has become one of the most important research focuses in the new energy field.Flexibility of the devices is an important feature for solar cells. The flexible feature can not only greatly expand the scope of application of solar cells but also more easily realize building integrated photovoltaic. More importantly, solar cells on flexible substrate can be prepared by using roll-to-roll technique, which will greatly reduce the manufacturing cost. However, the current performances of flexible perovskite solar cells are still far away from people’s expectations, many problems still exist and need to be solved as soon as possible.The project will focus on solving the key problems existing in the preparation of the perovskite solar cells based on flexible substrates considering both flexibility and efficiency. The successful implementation of the project will promote the development of the perovskite solar cells based on flexible substrates, provide a rich and reliable basic research data for the roll-to-roll preparation of perovskite solar cells, and speed up the commercialization of perovskite solar cells.

钙钛矿型太阳能电池是近几年提出并得到迅速发展的一类新型太阳能电池，高的吸光系数、高的载流子迁移速率等优异材料特性使其受到学术界的高度关注。目前，钙钛矿型太阳能电池已然成为新能源领域最为重要的研究热点之一。太阳能电池柔性化是太阳能电池制备技术的重要研究方向。柔性化不仅能大大扩展太阳能电池的应用范围，而且能够更加容易实现光伏建筑一体化。更为重要的是，基于柔性基底的太阳能电池适合采用卷对卷技术来制备，这将大大降低电池的制备成本。但是，目前柔性钙钛矿型太阳能电池的性能与人们的期望还相距甚远，研究中还存在许多亟待解决的问题。本项目将钙钛矿电池的柔性与高效两个方面统一起来，重点解决高效钙钛矿太阳电池柔性化制备方法的关键问题。本项目的实施将推动钙钛矿电池的柔性化研究进程，为该类电池的卷对卷低成本、规模化制备技术的开发提供丰富、可靠的基础研究数据和理论，进而加快钙钛矿型电池的商品化进程。

钙钛矿型太阳能电池是近几年提出并得到迅速发展的一类新型太阳能电池，高的吸光系数 、高的载流子迁移速率等优异材料特性使其受到学术界的高度关注。目前，钙钛矿型太阳能电池已然成为新能源领域最为重要的研究热点之一。太阳能电池柔性化是太阳能电池制备技术的重要研究方向。本课题针对以往柔性钙钛矿型太阳能电池制备过程中需要高温退火和柔性透明基底耐热性差的问题，从开发电池低温制备工艺和采用耐高温的柔性金属基底做电极两个方面开展研究工作，开展了CdS薄膜、Zn(O,S)薄膜的低温化学浴沉积及其在钙钛矿太阳能电池中的应用研究，开展了CH3NH3PbI3薄膜低温电化学沉积制备工艺研究，开展了基于钛柔性基底和碳纳米管薄膜电极的背光入射钙钛矿太阳能电池制备工艺研究。实验研究表明：1）CdS薄膜沉积过程中氨水浓度通过对薄膜厚度、形貌及晶相的影响进而对电池的性能产生重要影响。随氨水浓度的增加，电池性能具有先提高然后降低的趋势，氨水浓度存在最优值；2）化学浴沉积方法制备的Zn(O,S)薄膜在均一性、厚度（～60nm）、粗糙度(～11.8nm)以及透光率（>90%）等方面均能满足钙钛矿电池对电子传输层的要求，Zn(O,S)薄膜与高温制备的TiO2电子传输层具有相当的电子抽取效率，是一种可供选择的柔性钙钛矿太阳能电池电子传输层材料；3）电化学沉积法制备CH3NH3PbI3薄膜的过程中，沉积电压对PbO2薄膜的表面形貌和微结构有重要影响；在PbO2向PbI2的转化过程中，随着反应时间的延长，PbI2的结晶性逐渐减弱，最佳反应时间为10 min；在向CH3NH3PbI3薄膜转化过程中，HI/CH3NH2体积比存在最优值为1:2。本课题的研究为柔性钙钛矿电池的构建提供了新思路和基础实验数据，有利于加快柔性钙钛矿太阳能电池的商品化进程。