研究目的
研究单色光照射下钙钛矿激光电池的光伏性能,并通过调节混合卤化物钙钛矿的带隙以提升性能。
研究成果
研究表明,溶液法制备的有机-无机卤化物钙钛矿在单色光伏领域具有重大潜力,在特定条件下可实现高达40%的转换效率。该研究强调了带隙匹配的重要性,并指出了高光强下串联电阻和材料稳定性面临的挑战。
研究不足
研究表明,在高功率密度光照下,电池会发生永久性退化,从而影响开路电压(Voc)。短路电流密度(Jsc)的饱和归因于态密度(DOS)不足及非辐射复合效应。器件中的高串联电阻(尤其是来自ITO电极的电阻)在高光强条件下限制了填充因子(FF)。
1:实验设计与方法选择
本研究通过制备混合卤化物钙钛矿(FAPbI3)x(MAPbBr3)1-x和FA0.85MA0.15Pb(IxBr1-x)3实现带隙调控,采用紫外-可见吸收光谱测量光学性能,并运用直接带隙半导体Tauc定律确定带隙值。
2:样品选择与数据来源
钙钛矿薄膜沉积于ITO/玻璃基底,通过调节溴碘比例制备不同组分样品以探索带隙调控范围。
3:实验设备及材料清单
材料含FAI、MABr、PbI2、PbBr2、DMF:DMSO溶剂、TiO2纳米晶胶体溶液、spiro-OMeTAD及金电极;设备包括紫外-可见分光光度计、扫描电镜成像系统和源表J-V测试仪。
4:实验流程与操作步骤
将钙钛矿前驱体溶液旋涂于基底后退火,继而旋涂spiro-OMeTAD溶液,最后热蒸镀金电极。表征手段包含扫描电镜成像、紫外-可见吸收光谱及激光照射下的J-V测试。
5:数据分析方法
通过(αhν)2-hν曲线计算带隙值,利用EQE测量和J-V曲线评估光伏性能。
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Keithley 2400
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Keithley
Used for J-V measurements under laser illumination.
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CNI MDL-III-680 nm
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CNI
Used as a monochromatic light source for illumination.
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Hitachi S5200
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Hitachi
Used for obtaining SEM images.
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FAI
Lumtec
Used in the preparation of perovskite precursor solutions.
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MABr
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Used in the preparation of perovskite precursor solutions.
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Used in the preparation of perovskite precursor solutions.
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Lumtec
Used as a hole transport layer in the perovskite devices.
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TiO2 nanocrystal
Used as an electron transport layer in the perovskite devices.
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Newport 843-R & 918D
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Newport
Used for monitoring laser power.
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Shanghai spectrum SP-756
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Shanghai spectrum
Used for measuring ultraviolet-visible absorption spectra.
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