钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状_赵雨.pdf

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1、钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状／赵雨等·１７·钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状＊赵雨１，２，李惠１，关雷雷１，吴嘉达１，许宁１（１复旦大学信息科学与工程学院，上海２００４３３；２上海电力学院数理系，上海２０１３００）摘要简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史，解释了钙钛矿太阳能电池本质上是固态染料敏化太阳能电池。介绍了钙钛矿太阳能电池的微观发电机理，结合钙钛矿太阳能电池的能级图分析讨论了钙钛矿与电子传输层和空穴传输层的能级匹配。分析总结了钙钛矿太阳能电池的光伏技术参数，包括光生电流密度、开路电压、填充因子、能量转换效率以及光伏性能的稳定性。钙钛

2、矿太阳能电池的能量转换效率、短路电流密度和开路电压均已超过非晶硅薄膜太阳能电池，填充因子与非晶硅薄膜太阳能电池很接近。钙钛矿太阳能电池有希望实现产业化而成为下一代薄膜太阳能电池。指出了钙钛矿太阳能电池大规模市场应用在制造技术上的瓶颈即空穴传输层的造价昂贵，并综述了解决该瓶颈的最新研究工作。关键词钙钛矿太阳能电池染料敏化太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池中图分类号：ＴＢ３２１文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－０２３Ｘ．２０１５．０１１．００３ＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ：ＨｉｓｔｏｒｙａｎｄＬａｔｅｓｔＲｅｓｅａ

3、ｒｃｈｅｓ１，２，ＬＩＨｕｉ１，ＧＵＡＮＬｅｉｌｅｉ１，ＷＵＪｉａｄａ１，ＸＵＮｉｎｇ１ＺＨＡＯＹｕ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３；２ＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｈａｎｇｈａｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３００）ＡｂｓｔｒａｃｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙｏｆｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｓｂｒｉｅｆｌｙｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｐｅｒｏｖｓ

4、ｋｉｔｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｒｅｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ＥｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｓｏｆｔｈｅＴｉＯ２／ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３／ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤｊｕｎｃｔｉｏｎａｒｅｇｉｖｅｎ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｂａｎｄｍｉｎｉｍｕｍａｎｄｖａｌｅｎｃｅｂａｎｄｍａｘｉｍｕｍｏｆＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３ａｒｅｗｅｌｌｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｎｓｉｎｊｅｃｔｉ

5、ｏｎｉｎｔｏＴｉＯ２ａｎｄｈｏｌｅｓｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｓｕｃｈａｓｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ，ｏｐｅｎ－ｃｉｒｃｕｉｔｖｏｌｔａｇｅｓ，ｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｆｉｌｌｆａｃｔｏｒａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｏｐ

6、ｅｎ－ｃｉｒｃｕｉｔｖｏｌｔａｇｅｏｆｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｅｘｃｅｅｄｔｈａｔｏｆａ－Ｓｉｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｆｉｌｌｆａｃｔｏｒａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｈａｔｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒ．Ａｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｄｒａｗｎｔｈａｔｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ－ｂａｓｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｒｅａ－ｌｉｚｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｂｅｃｏｍｅｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｈｉｎ－ｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ．Ｔｈｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｍａｒｋｅｔｉｚａｔｉｏ

7、ｎｆｏｒｐｅｒｏｖｓ－ｋｉｔｅ－ｂａｓｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｓｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｘｐｅｎｓｉｖｅｈｏｌｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｌａｙｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｉｍｔｏｒｅｓｏｌｖｅｉｔａｒｅｓｕｍ－ｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｏｌａｒｃｅｌｌ，ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，ａ－Ｓｉｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｓｉｌｉｃｏｎ，ａ－Ｓｉ）薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池（Ｄｙｅ０引言ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌ，ＤＳＳＣ）、有机光伏

8、（Ｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｔｏｖｏｌ－截至２０１３年，世界光伏累计安装量已超过１００ＧＷ。其ｔａｉｃ，ＯＰＶ）太阳能电池和钙钛