钙钛矿太阳能电池简介
钙钛矿太阳能电池一般由透明导电基底、载流子传输层、钙钛矿层以及金属电极组成。钙钛矿层吸收光子,产生电子-空穴对,由于钙钛矿材料的激子束缚能很小,如MAPbI3的激子束缚能仅有19±3 meV,在室温下就能分离为自由的载流子,随后生成的自由载流子分别被传输层材料传输出去,再被电极收集,形成电流再到外电路做功,完成整个光电转换的过程。
工作过程大致可分为
1)激子的产生及分离;
2)自由载流子的传输;
3)载流子的收集及电流的产生;
4)其中也伴随着载流子复合过程。
在钙钛矿太阳能电池中,我们用到透明电极和金属电极,分别来收集电荷,一般我们用高功函的电极来收集空穴,低功函的收集电子,提高器件的电荷收集效率。最常用的透明电极是ITO(In掺杂的SnO2)和FTO(F掺杂的SnO2),对于ITO,其功函数大约在4.5-4.9 eV.禁带宽度为3.7 eV在可将光范围内透光能够达到80%以上,但是由于In元素含量稀少使其在大规模应用上受到了限制。FTO相比较于ITO,具有稍低的功函数~4.4 eV,其透光性能基本相同,且具有优异的耐高温性能,目前广泛的应用于钙钛矿太阳能电池中。目前常见的金属电极有Al、Ag、Au等,另外还有一些如Ag纳米线电极、碳电极、碳纳米管、Ag/Al合金电极等,这些新型电极的使用有效的提商了电荷的收集效率,对电池器件的填充因子和稳定性都有了很好的提高。
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