有机无机杂化太阳能电池.ppt

有机无机杂化太阳能电池 报告人：徐文强 能源问题是现代社会的焦点问题，太阳能资源丰富且洁净、无污染，是未来的能量之源。太阳能电池也随之兴起，作为新兴的无机杂化太阳能电池显现出另一种独特的优点。 引言 太阳能电池的简单历程 第一代太阳能电池 晶硅电池 第二代太阳能电池薄膜电池 第三代太阳能电池 有机太阳能电池等 主要内容 一、无机有机杂化太阳能电池的结构 二、电池工作原理 三、电池制备过程 四、关于该类电池的研究进展 五、结语 电池的结构 结构 光阳极：氧化铟锡( indium －tin oxide， ITO) 和掺杂氟的SnO2( FTO) 是通常的光阳极材料， 光阴极：常见的是金属Al，Au等 电子空穴传输层材料：电子、空穴传输层有TiO2、MDMO－PPV( 聚［2－甲 氧基，5－(3，7 二甲基－辛氧基) ］－对苯撑乙撑) 、P3HT( 聚3－己基噻吩) 、PEDOT∶ PSS( 聚3，4－乙撑二氧噻吩∶ 聚苯乙烯磺酸盐) 活性材料：有机无机杂化材料混合层 工作原理 当阳光通过ITO电极照射到活性层上是，活性层中的共轭聚合物给体吸收光子产生激子（电子空穴对），激子迁移到聚合物给体/受体界面处，把电子转移给无机受体的导带轨道，空穴传递给聚合物给体的HOMO轨道（已占有电子的能级最高的轨道）能级，从而实现电荷分离然后在电池内部势场的作用下，被分离的空穴沿着共轭聚合物给体形成的通道传输到正极，而电子则沿着受体形成的通道传输到负极。空穴和电子分别被相应的正极和负极收集后，形成光电流和光电压，即产生光伏效应。 根据英国牛津大学科学家带领的研究团队，以违反直觉的方式，用低光敏性的氧化铝（Al2O3）替代光激发能力良好的二氧化钛（TiO2）作为电极，将溶液可处理的太阳能电池的转化效率提升至10.9%，创造了新的纪录。他们认为这是因为氧化铝能够充当惰性支架，迫使电子停留其中，并通过超薄的吸收体层进行传送。 制备过程 以上述电池为例（即有机无机杂化活性层为MAPbX3和Al2O3为例） 有机金属卤化物混合钙钛矿的合成 1.在无水乙醇中，将33%甲胺（CH3NH2）与57%HI溶解在无水乙醇中，比例甲胺：氢碘酸：污水乙醇=24ml：10ml：100ml，即将适量的甲胺与氢碘酸和过量的无水乙醇混合。再经过旋转式蒸发，可以获得白色粉末。该粉末晶体就是CH3NH3I（甲基溴化碘）。 2.然后将得到的甲基溴化碘与氯化铅（PbCl2）以摩尔比为3:1的比例溶解在N，N-二甲基甲酰胺中,以产生一个混合的卤钙钛矿前体溶液。然后将该混合液进行旋涂干燥获得薄膜是甲基铵氯碘化铅（CH3NH3PbI2Cl）。 氧化铝糊的合成 1.将氧化铝至于水中（比重为10%）7500PRM离心洗涤6小时 2.再将其分散到无水乙醇中，在空占比为50%的超声波探头（2秒开2秒关）下持续五分钟。以此持续三个周期。 3.将1gAl2O3、3.33g的α-萜品醇和5g混合物（1:1配制的乙基-纤维素10 cP 和 46 cP）一起加到10%的 乙醇中。 4.加完后混合物搅拌2分钟，超声波处理1分钟（与上述超声波探头一样） 5.将得到的混合物引入到旋转式蒸发器中，以除去过量的乙醇 有机无机杂化太阳能电池的组装 1.首先以氟掺杂的氧化锡镀膜玻璃（皮尔金顿TEC15 15欧姆每方块） 2.用Zn粉和2M的盐酸（用去离子水稀释浓度高的盐酸）刻蚀玻璃（这个不大懂） 3.刻蚀以后，用2%的hellmanex（稀释后）清洗，之后再用去离子水清洗。之后用丙酮和清洁乙醇洗涤并干燥。 4.喷雾热解的紧凑型的TiO2，大约50nm（使用氮气作为载气，体积比=1:10）。进行氧等离子体处理五分钟。 5.将氧化铝浆料（参照二氧化钛）和无水乙醇以1:1.25的重量比进行旋涂（2000PRM），至致密的二氧化钛上面0.5um。 6.在空气550℃下烧结30分钟，一旦冷却下来，即将20%的钙钛矿型前体溶液通过空气中1500PRM30秒。（大概每个电极会接收到25ul的前体溶液） 7.接着放置45分钟，在空气10