研究目的
研究碘化钾掺杂对钙钛矿太阳能电池晶界和界面的有益影响,以优化其效率和稳定性。
研究成果
钾离子掺杂有效钝化了钙钛矿太阳能电池中的晶界和界面缺陷,从而提高了结晶度、增大了晶粒尺寸并降低了接触电位分布。这使得光伏性能得到增强,优化后的功率转换效率达到19.5%,且稳定性有所提升。
研究不足
该研究聚焦于碘化钾掺杂对钙钛矿太阳能电池的影响,但未探究其在工作条件下的长期稳定性以及制备工艺的可扩展性。
1:实验设计与方法选择:
研究通过在钙钛矿吸光层中掺入碘化钾(KI)来探究其对晶界和界面的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和开尔文探针力显微镜等技术分析结晶度、晶粒尺寸及接触电位分布。
2:样本选择与数据来源:
制备了含/不含KI掺杂的钙钛矿太阳能电池。通过多种光谱和显微技术对样品的结构和电子特性进行表征。
3:实验设备与材料清单:
设备包括DX-2600 X射线衍射仪、日立S-4300场发射扫描电镜、配备MESP导电探针的Multi Mode 8原子力显微镜、Keithley 2400源表、Sun 2000太阳光模拟器及爱丁堡FLS 980荧光光谱仪。材料包含FTO镀膜玻璃基底、钙钛矿前驱体溶液和KI。
4:实验流程与操作步骤:
通过一步旋涂法制备含/不含KI的混合钙钛矿前驱体溶液薄膜,经退火处理后进行表征。在模拟AM 1.5G太阳光下测试光伏性能。
5:5G太阳光下测试光伏性能。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:分析结晶度、晶粒尺寸、接触电位分布及开路电压、填充因子、光电转换效率等光伏参数。
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Field emission scanning electron microscope
S-4300
Hitachi
Used to observe the morphology of the film.
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Keithley 2400 Source Meter
2400
Keithley
Used to measure the photovoltaic characteristics under simulated AM 1.5G sunlight.
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FLS 980 fluorescence spectrometer
FLS 980
Edinburgh Instruments
Used for steady state photoluminescence (PL) and time-resolved photoluminescence (TRPL) characterization of perovskite films.
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DX-2600 X-ray diffractometer
DX-2600
Dandong Fangyuan Instrument Company
Used for X-ray diffraction analysis to study the crystallinity of perovskite films.
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Multi Mode 8 AFM
Multi Mode 8
Used for Kelvin probe force microscopy (KPFM) measurements to study the spatially resolved imaging of surface contact potential difference.
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Sun 2000 solar simulator
Sun 2000
ABET Technology
Used to simulate AM 1.5G sunlight for photovoltaic measurements.
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