Oorganisk-organisk halide perovskites för ny fotovoltaisk teknik

Kemi 1 - Organisk Kemi del 1 (Maj 2019).

Anonim

Perovskite solceller (PSC) har fått världsomspännande uppmärksamhet på grund av utmärkt effekt-till-elomvandlingseffektivitet (PCE). För närvarande har 22, 1 procent certifierad PCE uppnåtts jämfört med CIGS och CdTe solceller. Det finns emellertid fortfarande några kritiska problem som ska lösas för att främja PSC-kommersialisering.

Perovskite metallhalogenidmaterial, såsom CH3NH3PbI3, har väckt stor intresse inom området för fotoelektrisk omvandling, detektering och luminescens. Som en framväxande halvledare har denna typ av material olika fördelar med hög ljusabsorptionskoefficient, lång livslängd, låg defektdensitet och excitonbindningsenergi och låg tillverkningskostnad. Energikonverteringseffektiviteten hos perovskit-solcellen (PSC) har överstigit 22 procent, ännu högre än den för multikristallina kiselceller, vilket medför dess potentiella kommersiella tillämpning. I utvecklingsprocessen av PSC har kinesiska forskare bidragit till att utveckla effektiva håltransportmaterialfria PSC, utforska nya material med fotoelektriska och luminescensegenskaper, reglera materialtillverkningen, integrera enheter i storrum och undersöka cellens stabilitetsproblem.

Här granskar Mengs grupp från Institute of Physics, Kinesiska vetenskapsakademin, den senaste utvecklingen från materialstrukturen, tillverkningsteknologin till de kritiska fysikegenskaperna. Speciellt för fysikaliska egenskaper diskuteras dopning, defekter, bärare, korsning och elektriska fält, jontransport och deras inflytande på halvledaregenskaperna.

Bäraregenskapen för ternär perovskit är nära relaterad till självdoping, och bärarstyrningen kan också realiseras experimentellt genom att reglera fysik-kemiprocessen bakom materialtillverkningen. Under tiden kan föroreningsatomer vara ett alternativ för bärarjusteringen. På grund av dopningen av p-typ observerades en enda heterojunktion vid TiO2 / perovskite-gränssnittet i cellen, där heterojunktionen huvudsakligen ligger i perovskitområdet. Intressant visades inte någon uppenbar förbindning vid perovskit / håltransportlagrets gränssnitt, vilket innebär att cellen inte kan vara en stiftcell. För defektegenskaperna har vissa verk rapporterats. Defekt densitet hos dessa lågtemperaturlösningsbehandlade perovskiter är så låg som 10 15 cm -3, vilket således bidrar till den långa bärarens livstid. Nyligen har betydande jontransport i materialet hittats, vilket skulle omfördela dopningen och felet i cellen, vilket på så sätt påverkar det fotoelektriska beteendet och stabiliteten.

Dessa fysikegenskaper spelar viktiga roller i cellens funktion och behöver förstås noggrant. För cellen är den låga stabiliteten den viktigaste begränsningen till dess vidare utveckling, och fysikalisk stabilitet har den kritiska effekten. Man tror att man med stor ansträngning mot att utveckla nya hybridperovskitmaterial och nya tillverkningstekniker kan realisera en pålitlig fotovoltaisk teknologi i framtiden.

menu
menu