CH3NH3PbI3 Eg：1.5ev CH3NH3PbI3-xBrx Eg:1.58-2.28eV CH3NH3PbI3-xClx
1 、钙钛矿太阳能电池的发展 LOGO 几种薄膜太阳能电池的发展
《Science》评选为 2013 年十大科学突破之一
1 、钙钛矿太阳能电池的发展 LOGO 钙钛矿太阳能电池
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CH3NH3PbX3钙钛矿型太阳能电池
付现伟 20161220
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主要内容
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钙钛矿太阳能电池的发展
钙钛矿太能电池结构及原理
钙钛矿太阳能电池面临的问题

1 、钙钛矿太阳能电池的发展 LOGO 钙钛矿结构
钙钛矿结构:俄国伯爵A.VonJ Perovski发现
5)大面积均匀性
目前钙钛矿太阳能电池应用最广的为旋涂法，但是旋涂法难于沉积大面积、连续的 钙钛矿薄膜。

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2、钙钛矿太能电池结构 LOGO 钙钛矿薄膜的制备
一步前驱体溶液法
反应迅速，工艺简单，但晶粒 大小不均，覆盖度不好。
真空蒸镀法
覆盖度好，分布均匀，厚度均 一，但是设备昂贵。
两步顺序沉积法
晶粒大小分布均匀，且表面光 滑，价格低廉，适合大规模生 产。
3LOGO 、钙钛矿太阳能电池面临的问题
1)稳定性问题
CH3NH3PbI3-xClx
D
DSSC
1 、钙钛矿太阳能电池的发展 LOGO
论文发表情况
Solar cell LED Laser Sensor FET
LOGO 2、钙钛矿太能电池结构
平面异质结结构（Planer Hererojuction）
P-i-n型 光阳极：FTO和ITO导电玻璃； 电子传输层（ETL）：是指能够接收带负电 荷的电子载流子并且传输电子载流子的材 料，n型半导体。作用：促进光生电子-空 穴对分离，提高电荷传输效率。实验中一 般用Ti02，但Ti02吸收紫外光产生光生空 穴影响钙钛矿太阳能电池的稳定性，所以 用ZnO,Al2O3,WO3,ZrO代替； 光吸收层：钙钛矿层，收太阳光产生电子空穴对,从而高效的传输电子和空穴； 空穴传输层（HTL）：作用是传输空穴；作 用：促进电子和空穴在界面处的分离，减 少复合，提高电池性能。实验中都是 spiro-OMeTAD，然而spiro-OMeTAD的价格 昂贵、制备工艺复杂，不利于大面积投入 到生产中，所以用P3HT，PCBM等有机物代 替； 背阴极：Au或Ag。
400 nm 厚的薄膜即可 吸收紫外-近红外光谱 范围内的所有光子. 强吸收系数强
迁移率高
电池制在塑料、织物 等柔性基底上,可穿戴、 移动式柔性电源。
可制备柔性电池
载流子扩散长度 CH3NH3PbI3>100nm CH3NH3PbI3-xClx>1um.
载流子寿命长
多种方式加工
可调控带隙
旋涂法,气相沉积法及混合工 艺等，工艺简单、制造成本低 。
2)寿命不长
目前，报道寿命最长的钙钛矿电池可达1000小时，其效率已降到<10%
3)安全性
吸收层终含有可溶性重金属Pb，对环境造成污染，急需找到替代的材料制备 无铅材料；CH3NH3Pb1-xSnI3 CH3NH3GeX3 CH3NH3CuClxBr4x 。
4)空穴传输材料昂贵
虽然钙钛矿材料相对便宜，但是制造钙钛矿太阳能电池所用的有机空穴传输 层Spiro-OMeTAD是黄金的额10倍。
钙钛矿太阳能电池的结构
P型半导体 i钙钛矿层 N型半导体
2、钙钛矿太能电池结构 LOGO 钙钛矿太能电池工作原理
(1):光吸收层，吸收光子会将钙钛矿 中的价带电子激发至导带，并且在价 带处留下了空穴； (2):光吸收层导带能级高于ETL导带能 级,光吸收层导带中电子就会注入到 HTL的导带，再继续传输到光阳极（ FTO/ITO)和外电路； (3):光吸收层价带能级低于HTL的价带 能级时，光吸收层的空穴就会注入到 HTL中，再继续传输到背电极（Ag电极 ）和外电路。
热 加热到一定的 稳 温度会分解 定 性 化 学 对水，极性溶 稳 剂或气体敏感 定 性
钙钛矿材料的稳定性
Hole Transport materials HTM
器件结构的稳定性 electron Transport materials ETM
spiro-OMeTAD
Li-TFSI
3 、钙钛矿太阳能电池面临的问题 LOGO
AMX3 ：A：代表有机阳离子； M：代表金属阳离子； X：代表阴离子。 CH3NH3PbX3 ： A：有机胺阳离子 eg：CH3NH3+ ，NH2CH=NH2+等阳离子； M：Pb2+阳离子； X：Cl-,Br-,I-阴离子。
M
1、钙钛矿太阳能电池的发展 LOGO CH3NH3PbX3及器件优点