[1]邓林龙, 谢素原, 黄荣彬,等. 钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展[J]. 厦门大学学报：自然科学版, 2015, 54(05). [2]梁栋, 贾瑞龙, 简选,等. 钙钛矿太阳能电池的研究进展[J]. 现代化工, 2015. 1
研究背景
交通领域：如航标 灯、交通铁路信号 灯、交通警示或标 志灯、路灯等
X: Cl–、Br–、I–、O2–等
图2 钙钛矿晶体结构示意图
图3 CH3NH3PbI晶体结构示意图
在 ABX3 晶体中， BX6 构成正八 面体， BX6 之间通过共用顶点 X 连 接，构成三维骨架， A 嵌入八面体 间隙中使晶体结构得以稳定。因此， 该光活性吸收材料呈现出一定的铁 电性、非线性光学性和电光性等。 CH3NH3PbI 低温态为正交相， 高于162K时，为四方相；高于330K 时，为立方相。高温立方相晶体结[2]
[1]邓林龙, 谢素原, 黄荣彬,等. 钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展[J]. 厦门大学学报：自然科学版, 2015, 54(05). 3
光电理论
在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物 质内部的电子会被光子激发出来而形成电流， 即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于 1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提 出。
Εk =hν－Wo
爱因斯坦光电效应方程
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汇报内容
1
背景介绍及发展史
2
3 4
器件结构及原理
吸光材料的成膜技术制备
问题及前景展望 Click to add Title
器件结构及原理
钙钛矿晶体结构(ABX3)
A:CH3NH3、CH3CH2NH3+、NH2CH=NH2+等 B: Pb+、Nb+、 Ti4+、Fe3+等
其他领域包括： 汽车、卫星、航 天器空间太阳能 电站等
通讯/通信领域：光 缆维护站、广播/通 讯/寻呼电源系统、 士兵GPS供电等
用户电源领域：家 庭灯具电源、边远 无电地区军民生活 用电等
石油、海洋、气象 领域：石油管道阴 极保护系统、海洋/ 气象观测设备等 2
发展历史
传统的非晶硅太阳能电池，经 过多年的发展，其光电转换效率提 升缓慢．相比之下，近年来出现的 新型太阳能电池如有机太阳能电池 （OPV）、钙钛矿太阳能电池、染 料敏化太阳能电池（DSSC）和量子 点太阳能电池(quantum dot solar cells)，发展较快，光电转换效率 提升明显。 制备工艺
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器件结构及原理
钙钛矿太阳能电池光伏机制及原理
当钙钛矿吸收层吸收太阳光受激后， 产生电子空穴对，激子在吸收层运动至 ETM/ 钙钛矿吸收层 /HTM 界面后发生分 离，电子注入 ETM 层（阳极），空穴注 入到 HTM （阴极），最后经外部电路循 环在金属对电极复合形成回路电流。
图5 钙钛矿太阳能电池原理示意图 /P-I-N“三明治”结
CH3NH3PbI3具有较小的能带间隙，较宽 的光伏响应范围（400nm~800nm)。 光吸收系数高，载流子输运特性好， 激子寿命长且束缚能低，有利于光伏器 件获得更大的短路电流密度和光电转换 效率。
以钙钛矿型有机/无机杂化材料代替有机 染料分子作为吸光材料 引入空穴传输层 两步溶液法 气相辅助溶液法
图1 各类太阳能电池光电转换率折线图[1]
时间
2009 2012 2013 2013 2014
团队
Miyasaka（宫坂） N.G.Park M.Grtzel Yang KRICT
能量转换率(%)
3.8 9.7 15.0 19.3 20.1
6
器件结构及原理
钙钛矿太阳能电池器件结构及制备
图5 钙钛矿太阳能电池界面，介孔结构（左）；平面异质结构（右）
FTO/玻璃 复合衬底
旋涂多孔 ETM薄膜
沉积钙钛 矿吸收层
旋涂HTM 薄膜
镀金属对 电极
电子传输层（ETM）多为ZnO、TiO2等，500~550℃退火处理，厚度约为300nm。 空穴传输层（HTM）多为Spiro-OMeTad、FTAA、P3HT、PEDOT:PASS等，和下 方的ETM/钙钛矿层是相互浸润的，其厚度小于500nm。
钙钛矿太阳能电池应用研究——材料科学导论
Application of Perovskite Solar Cells
全华锋，路顺茂，王晨宇，薛伟，唐川
低维材料及其应用教育部重点实验室，湘潭大学，湖南，411105
汇报内容
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背景介绍及发展史
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器件结构及原理
吸光材料的成膜技术及制备
问题及前景展望 Click to add Title
如果入射光子的能量hv大于逸出功Wo（指从 原子键结中移出一个电子所需的最小能量） ，那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩 余的能量Ek（表示动能最大的光电子所具有 的动能），也就是说有些光电子具有一定的 动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的 功不一样，所以它们就吸收了光子的能量并 从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。
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器件结构及原理
钙钛矿太阳能电池器件结构及制备
图4 钙钛矿太阳能电池结构示意图及SEM照片
由掺杂氟SnO2 （fluorine-tin-oxide, FTO)导电玻璃、电子传输层（ETM）、钙钛矿 吸收层（如CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI2Cl、CH3NH3PbBr3等）、空穴传输层（HTM） 和金属对电极组成。 电子传输层（ETM）多为ZnO、TiO2等，空穴传输层（HTM）多为Spiro-OMeTad、 FTAA、H3MT、PEDOT：PASS等固态介质材料。
研究背景
随着重工业的日益发达，煤炭石油等 不可再生资源频频告急，能源问题日益成 为国际社会经济发展的瓶颈，加之对不可 再生资源的不当使用，环境问题愈发严重 ，人类生存受到极大威胁。 太阳能等环保可再生资源日益受到人 类关注，因此，太阳能电池也走进人们的 生活。 太阳能电池是通过光电效应或者光化 学效应直接把光能转化成电能的装置。又 称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一 种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片 。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及 在有回路的情况下产生电流。在物理学上 称为太阳能光伏简称光伏。