聚合物摻雜鈣鈦礦充電機充電太陽能蓄電池具有穩(wěn)定高效的特性解析
2017-9-25 10:00:06??????點擊：
【導(dǎo)言】
現(xiàn)在充電機充電鈣鈦礦蓄電池功率現(xiàn)已到達(dá)21.1%，現(xiàn)已超過了商業(yè)化的充電機充電晶硅太陽能蓄電池，可是因為器材存在穩(wěn)定性差等問題，嚴(yán)峻阻礙了其商業(yè)化的進(jìn)程。充電機充電鈣鈦礦蓄電池中的每一層結(jié)構(gòu)對器材功能的影響都非常大。在鈣鈦礦層中，鈣鈦礦晶粒內(nèi)部的缺點態(tài)很少，因而載流子在鈣鈦礦晶粒內(nèi)部的復(fù)合能夠忽略不計。可是，載流子復(fù)合與資料降解的卻常發(fā)生在鈣鈦礦的晶界和鈣鈦礦薄膜外表上，嚴(yán)峻制約了器材的穩(wěn)定性與功率。為了進(jìn)步器材的功率與穩(wěn)定性，一般經(jīng)過添加鈣鈦礦顆粒尺度來減小晶界數(shù)量來進(jìn)步器材的功率，一起經(jīng)過外表鈍化的方法來進(jìn)步器材的環(huán)境穩(wěn)定性。研討發(fā)現(xiàn)，在前驅(qū)體中參加高分子聚合物資料，能夠獲得形狀和結(jié)晶度較好的鈣鈦礦型薄膜。一起長鏈的聚合物能夠形成網(wǎng)狀薄膜使鈣鈦礦與水氧阻隔。但是，這里有兩個主要的問題仍沒有被系統(tǒng)的研討過：1.鈣鈦礦/聚合物外表真的存在顯著的電荷轉(zhuǎn)移嗎？2.如果有，是否真對器材功能有利？
【成果簡介】
近來，陜西師范大學(xué)陜西師范大學(xué)劉忠生教授和靳志文博士（一起通訊作者）在Advanced Energy Materials 上宣布了一篇名為 “Polymer Doping for High-Efficiency Perovskite Solar Cells with Improved Moisture Stability” 的文章。在這次研討中，研討者運用了多種聚合物來對鈣鈦礦進(jìn)行摻雜。研討發(fā)現(xiàn)，所有聚合物都能對鈣鈦礦進(jìn)行有用的鈍化，與聚合物的帶隙無關(guān)。運用聚合物摻雜的器材能夠進(jìn)步10%的功率，從17.43%添加至19.19%，器材的穩(wěn)定性也得到進(jìn)步。
【圖文簡介】
器材結(jié)構(gòu)圖、截面SEM和能帶圖，聚合物的分子式與能帶圖
(a).充電機充電鈣鈦礦太陽能蓄電池結(jié)構(gòu)圖；
(b).充電機充電鈣鈦礦太陽能蓄電池截面SEM圖；
(c).充電機充電鈣鈦礦太陽能蓄電池能帶圖；
(d).所運用到的聚合物的分子式；
(e).聚合物的能帶圖。
摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)表征圖
(a-e).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的AFM圖；
(f- j).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的SEM俯視圖；
(k- o). 摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的SEM側(cè)視圖。
圖：摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的功能表征圖
(a).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的XPS譜；
(b).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的UPS譜；
(c).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的XRD譜；
(d).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的吸收譜；
(e).摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜的PL譜；
(f). 摻雜不同濃度J71聚合物的鈣鈦礦薄膜充電機充電蓄電池的J-V曲線。
摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜的功能表征圖
(a).摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜的XPS譜；
(b).摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜的UPS譜；
(c).摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜的XRD譜；
(d).摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜的吸收譜；
(e).摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜的PL譜；
(f). 摻雜不同聚合物的鈣鈦礦薄膜充電機充電蓄電池的J-V曲線。
未摻雜器材與J71摻雜優(yōu)化后的器材功能比照
(a).比照器材的正反掃J-V曲線；
(b).比照器材的EQE曲線；
(c-f).比照器材各取25個器材的Jsc(c)、Voc(d)、FF(e)和PCE(f)的計算散布。
未摻聚合物與摻J71聚合物器材比照穩(wěn)定性測驗與其他功能測驗
(a).0.9V偏壓下，比照器材的功率與時刻的聯(lián)系曲線；
(b).未封裝比照器材的空氣老化時刻；
(c).摻J71與未摻雜的鈣鈦礦薄膜的核磁共振譜；
(d).暗電流拐點測驗，插圖為器材結(jié)構(gòu)；
(e).兩種薄膜沉積在TiO2/FTO上的時刻分辯熒光光譜；
(f).交流阻抗曲線。
【小結(jié)】
研討表明，對鈣鈦礦薄膜進(jìn)行聚合物摻雜能夠有用進(jìn)步器材的功能。聚合物摻雜使得鈣鈦礦薄膜的圈套態(tài)密度大大下降，鈍化效果得到進(jìn)步，使充電機充電太陽能蓄電池功率進(jìn)步到19.19%，消除了J –V的遲滯現(xiàn)象，而且表現(xiàn)出愈加優(yōu)異的穩(wěn)定性。
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