太阳能电池器件

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太阳能电池器件相关的耗材

  • 太阳能电池夹具（Jig）
    - C-Si太阳能电池测试.- Bus-Bar接触.- 太阳能电池I-V测试.- 太阳能电池EL成像.联系方式：025-84615783
    供应商： 南京伯奢咏怀电子科技有限公司
    品牌： 脉科学
    价格： 面议
  • 太阳能电池硅片清洗花篮可定制
    太阳能电池硅片清洗花篮 品牌：瑞尼克型号：RNKHL加工定制：是用途：清洗别名：花篮、承载篮用于半导体硅片,晶片,玻璃,液晶屏等清洗、腐蚀设备的承载花篮，太阳能电池片花蓝、太阳能硅片花蓝_太阳能硅片承载器、光伏电池片花蓝、光伏硅片花蓝，用于太阳能电池硅片清洗设备中,用于承载方形太阳能电池硅片，材质为PTFE，本产品即在100℃以下的NaOH溶液、HCl溶液、HF等溶液中对硅片进行清洗、转换，且长期使用不变形、不污染硅片.特点：1.外观纯白色。2.耐高低温：可使用温度-200℃～＋250℃。3.耐腐蚀：耐强酸、强碱、王水和有机溶剂，且无溶出、吸附和析出现象。4.防污染：金属元素空白值低。5.绝缘性：不受环境及频率的影响，介质损耗小，击穿电压高。6.耐大气老化，耐辐照和较低的渗透性。7.自润滑性：具有塑料中小的摩擦系数。8.表面不粘性：是一种表面能小的固体材料。9.机械性质较软，具有非常低的表面能。聚四氟乙烯（PTFE）系列产品：培养皿、坩埚、试剂瓶、试管、镊子、药匙、烧瓶、烧杯、漏斗、容量瓶、蒸发皿、表面皿、阀门、接头、离心管等。
    供应商： 南京瑞尼克科技开发有限公司
    品牌： 南京瑞尼克
    价格： ¥500
  • PTFE太阳能电池硅片清洗花篮可定制
    太阳能电池硅片清洗花篮 品牌：瑞尼克型号：RNKHL加工定制：是 用途：清洗 别名：花篮、承载篮 用于半导体硅片,晶片,玻璃,液晶屏等清洗、腐蚀设备的承载花篮，太阳能电池片花蓝、太阳能硅片花蓝_太阳能硅片承载器、光伏电池片花蓝、光伏硅片花蓝，用于太阳能电池硅片清洗设备中,用于承载方形太阳能电池硅片，材质为PTFE，本产品即在100℃以下的NaOH溶液、HCl溶液、HF等溶液中对硅片进行清洗、转换，且长期使用不变形、不污染硅片.特点：1.外观纯白色。2.耐高低温：可使用温度-200℃～＋250℃。3.耐腐蚀：耐强酸、强碱、王水和有机溶剂，且无溶出、吸附和析出现象。4.防污染：金属元素空白值低。5.绝缘性：不受环境及频率的影响，介质损耗小，击穿电压高。6.耐大气老化，耐辐照和较低的渗透性。7.自润滑性：具有塑料中小的摩擦系数。8.表面不粘性：是一种表面能小的固体材料。 9.机械性质较软，具有非常低的表面能。聚四氟乙烯（PTFE）系列产品：培养皿、坩埚、试剂瓶、试管、镊子、药匙、烧瓶、烧杯、漏斗、容量瓶、蒸发皿、表面皿、阀门、接头、离心管等。
    供应商： 南京瑞尼克科技开发有限公司
    品牌： 南京瑞尼克
    价格： ¥500
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太阳能电池器件相关的仪器

  • SolarIV系列太阳能电池伏安特性测试系统 400-628-5299
    SolarIV系列太阳能电池伏安特性测试系统在太阳能光伏器件的所有特性表征手段中，I-V 特性测试无疑是最直观、最有效、最被广泛应用的一种方式。通过测量I-V 特性曲线，并进一步进行数据处理与分析，可以直接交接到光伏器件的主要物理性能，包括光电转换效率、短路电流、开路电压和填充因子等。这些数据可以为光伏器件的研究、质检以及应用提供可靠的依据。卓立汉光提供高性价比的I-V 特性测试系统，并提供最完善、最专业的技术支持。 SolarIV系列太阳能电池伏安特性测试系统主要功能: 测量太阳能电池在光照条件和暗场条件下的I-V曲线 测量太阳能电池短路电流、短路电流密度、开路电压、*大功率、*大功率电流、*大功率电压、填充因子、光电转换效率 可实现正反向调速扫描与暗电流扣除功能 标准太阳电池校准功能SolarIV系列太阳能电池伏安特性测试系统主要特点: 完整I-V特性测试和数据处理分析的解决方案 多种太阳模拟器选型，满足不同测试需求 可更换照射方向，适配多种测试环境 使用高精度数字源表，提供精确测量结果 测试方法符合IEC国际标准 最小化探针阴影，提高测量精度 温度控制功能，符合IEC标准测试条件 真空吸附功能，样品固定更为方便 图形化界面，软件操作更加方便 支持ASCII、Excel、XML等多种格式数据导出 报表打印功能，自动生成完整测试报告SolarIV系列太阳能电池伏安特性测试系统选型规格与附件1.系统选型表系统名称系统说明SolarIV-150A 150W AAA太阳能电池I-V特性测试系统150W AAA级太阳光模拟器、Keithley 2400数字源表（IV-2400） 伏安特性测试专用分析软件（IV-Software） 标准太阳电池（QE-B1）、样品台（IV-F2） SolarIV-150 150W ABA太阳能电池I-V特性测试系统 150W AAA级太阳光模拟器、Keithley 2400数字源表（IV-2400） 伏安特性测试专用分析软件（IV-Software） 标准太阳电池（QE-B1）、样品台（IV-F2） SolarIV-500A 500W AAA太阳能电池I-V特性测试系统500W AAA级太阳光模拟器、Keithley 2400数字源表（IV-2400） 伏安特性测试专用分析软件（IV-Software） 标准太阳电池（QE-B1）、样品台（IV-F2） SolarIV-500 500W ABA太阳能电池I-V特性测试系统500W ABA级太阳光模拟器、Keithley 2400数字源表（IV-2400） 伏安特性测试专用分析软件（IV-Software） 标准太阳电池（QE-B1）、样品台（IV-F2） SolarIV-1000A 1000W AAA太阳能电池I-V特性测试系统1000W AAA级太阳光模拟器、Keithley 2400数字源表（IV-2400） 伏安特性测试专用分析软件（IV-Software） 标准太阳电池（QE-B1）、样品台（IV-F2） SolarIV-1000 1000W ABA太阳能电池I-V特性测试系统1000W ABA级太阳光模拟器Keithley 2400数字源表（IV-2400） 伏安特性测试专用分析软件（IV-Software） 标准太阳电池（QE-B1）、样品台（IV-F2）2.系统规格系统名称辐照面积（mm） *大辐照度（W/m2） 电流量程（A） 电压量程（V） 光谱匹配度不均匀度（%） 不稳定度（%） SolarIV-150A 40×40 1200 0-1A 0-20V AM 1.5G A级匹配2% A级2% A级SolarIV-150 50×50 1200 0-1A 0-20V AM 1.5G A级匹配5% B级2% A级SolarIV-500A 75×75 1200 0-1A 0-20V AM 1.5G A级匹配2% A级2% A级SolarIV-500 100×100 1200 0-1A 0-20V AM 1.5G A级匹配5% B级2% A级SolarIV-1000A 100×100 1200 0-1A 0-20V AM 1.5G A级匹配2% A级2% A级SolarIV-1000 156×156 1200 0-1A 0-20V AM 1.5G A级匹配5% B级2% A级 2.系统型号型号说明Sirius-SS150A 150W AAA级太阳模拟器，40mm×40mm有效辐照面积，向上出光Sirius-SS150 150W ABA级太阳模拟器，50mm×50mm有效辐照面积，向上出光Sirius-SS150A-D 150W AAA级太阳模拟器，40mm×40mm有效辐照面积，向下出光Sirius-SS150-D 150W ABA级太阳模拟器，50mm×50mm有效辐照面积，向下出光Sirius-SS150A-L 150W AAA级太阳模拟器，40mm×40mm有效辐照面积，向左出光Sirius-SS150-L 150W ABA级太阳模拟器，50mm×50mm有效辐照面积，向左出光Sirius-SS500A 500W AAA级太阳模拟器，75mm×75mm有效辐照面积Sirius-SS500 500W ABA级太阳模拟器，100mm×100mm有效辐照面积Sirius-SS1000A 1000W AAA级太阳模拟器，100mm×100mm有效辐照面积Sirius-SS1000 1000W ABA级太阳模拟器，156mm×156mm有效辐照面积IV-2400 Keithley 2400数字源表，电流测量量程0-1A，电压输出范围0-20V IV-2440 Keithley 2440数字源表，电流测量量程0-5A，电压输出范围0-40V IV-Software 伏安特性测试专用分析软件QE-B1 标准太阳电池，包含中国计量科院研究院标定证书QE-G5 AM 1.5G太阳光谱校正滤光片
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    厂商： 北京卓立汉光仪器有限公司
    品牌： 卓立汉光/ZOLIX
    型号： SolarIV系列
    价格： 10万 - 50万元
  • 太阳能电池检测/测试 400-628-5299
    太阳能电池量子效率测试系统——SolarCellScan100系列系统功能系统可以实现测试太阳电池的：光谱响应度、外量子效率、内量子效率、反射率、透射率、短路电流密度、量子效率Mapping、反射率Mapping。系统适用范围1、适用于各种材料的太阳电池包括：单晶硅Si、多晶硅mc-Si、非晶硅α-Si、砷化镓GaAs、镓铟磷GaInP、磷化铟InP、锗Ge、碲化镉CdTe、铜铟硒CIS、铜铟镓硒CIGS、染料敏化DSSC、有机太阳电池Organic Solar Cell、聚合物太阳电池Polymer Solar Cell 等2、适用于多种结构的太阳电池包括：单结Single junction、多结multi junction、异质结HIT、薄膜thin film、高聚光HPV 等不同材料或不同结构的太阳电池，在测试过程中会有细节上的差异。比如说：有机太阳电池的测试范围主要集中在可见光波段，而GaAs 太阳电池的测试范围则很可能扩展到红外1.4um 甚至更长波段；单晶硅电池通常需要测内量子效率，而染料敏化太阳电池通常只需要测外量子效率；有机太阳电池测试通常不需要加偏置光，而多结非晶硅薄膜电池则需要加偏置光……SolarCellScan100 通过主机与各种附件的搭配，可以实现几乎所有种类电池的测试。这种模块化搭配的方式，适合科研用户建立测试平台。 选型列表：型号名称和说明主机SCS1011太阳能电池量子效率测量系统，含直流、交流测量模式，氙灯光源SCS1012太阳能电池量子效率测量系统，含直流测量模式，氙灯光源SCS1013太阳能电池量子效率测量系统，含直流、交流测量模式，溴钨灯光源SCS1014太阳能电池量子效率测量系统，含直流测量模式，溴钨灯光源SCS1015太阳能电池量子效率测量系统，含直流、交流测量模式，氙灯溴钨灯双光源SCS1016太阳能电池量子效率测量系统，含直流测量模式，氙灯溴钨灯双光源附件QE-A1偏置光附件，150W氙灯QE-A2偏置光附件，50W溴钨灯QE-B1标准太阳电池（单晶硅）QE-B1-SP标准太阳电池QE-B2标准铟镓砷探测器(800-1700nm，含标定证书）QE-B3标准硅探测器(300-1100nm，含标定证书)QE-B4标准铟镓砷探测器(800-2500nm，含标定证书）QE-B7透过率测试附件(300-1100nm)QE-B8透过率测试附件(800-1700nm)QE-BVS偏置电压源（±10V可调）QE-C2漫反射率测试附件（300-1700nm）QE-C7标准漫反射板QE-D1二维电动调整台QE-D2手动三维调整台QE-IV-Convertor短路电流放大器专用机型介绍系统功能部分太阳能应用方向的研究人员需要测量量子效率，但本身却不是光电测量方面的行家，卓立汉光在测量平台SolarCellScan100的基础上，进一步开发出以下几套极具针对性的专用机型配置，方便客户使用。以下的专用配置也适合产业化的工业客户使用。1、通用型太阳电池QE测试系统SCS100-Std系统特点符合IEC60904-8国际标准；测量结果高重复性；内外量子效率测量功能；快速导入参数功能；适用于科研级别小样品测试适用范围： 晶体硅电池、非晶硅薄膜电池、染料敏化电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池等； 光谱范围： 300~1100nm； 电池结构： 单结太阳电池； 可测参数： 光谱响应度、外量子效率、内量子效率、反射率、短路电流密度； 可测样品面积： 30mm×30mm 2.通用型太阳电池QE测试系统SCS100-Exp系统特点符合IEC60904-8国际标准；测量结果高重复性；高度自动化测量；双光源设计；红外光谱范围扩展；薄膜透过率测试功能；小面积、大面积样品测试均适用；适用范围： 晶体硅电池、非晶硅薄膜电池、染料敏化电池、有机薄膜电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、三结砷化镓GaAs电池、非晶/微晶薄膜电池等； 光谱范围： 300~1700nm； 电池结构： 单结、多结太阳电池； 可测参数： 光谱响应度、外量子效率、内量子效率、反射率、透射率、短路电流密度； 可测样品面积： 156mm×156mm以下 3.晶体硅太阳电池测试专用系统 SCS100-Silicon系统特点集成一体化turnkey系统晶体硅电池测试专用内外量子效率测试快速Mapping扫描功能快速高效售后服务适用范围： 单晶硅电池、多晶硅电池 光谱范围： 300~1100nm 电池结构： 单结太阳电池 可测参数： 光谱响应度、外量子效率、反射率、内量子效率、短路电流密度、*量子效率Mapping、*反射率mapping 可测样品面积： 156mm×156mm 4.薄膜太阳电池QE测试专用系统 SCS100-Film系统特点集成一体化turnkey系统；大面积薄膜电池测试专用；超大样品室，光纤传导；背面电极快速连接；反射率、内外量子效率同步测试；快速高效售后服务。适用范围： 非晶硅薄膜电池、CIGS薄膜电池、CdTe薄膜电池、非晶/微晶双结薄膜电池、非晶/微晶/微晶锗硅三结薄膜电池等； 光谱范围： 300~1700nm ； 电池结构： 单结、多结太阳电池； 可测参数： 光谱响应度、外量子效率、反射率、透射率、内量子效率、短路电流密度； 可测样品面积： 300mm×300mm 5.光电化学太阳电池测试专用系统 SCS100-PEC系统特点光电化学类太阳电池专用配置方案；直流测量模式；低杂散光暗箱；电解池样品测试附件；经济型价格适用范围： 染料敏化太阳电池； 光谱范围： 300~1100nm； 电池结构： 光电化学相关的纳米晶太阳电池； 可测参数： IPCE； 可测样品面积： 50mm×50mm
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    厂商： 北京卓立汉光仪器有限公司
    品牌： 卓立汉光/ZOLIX
    型号： SolarCellScan100
    价格： 面议
  • 太阳能电池量子效率测试系统SCS100系列 400-628-5299
    太阳能电池量子效率测试系统功能 适用电池：全系列太阳能电池 光谱范围：300-1100nm，可扩展至1700nm 可测量参数：光谱响应度、外量子效率、光子电子转换效率、内量子效率、反射率、透射率、积分短路电流密度、光束诱导电流、量子效率制图、反射率制图、光束诱导电流制图 可测样品尺寸：156mmX156mm 可测样品模式：交、直流测试法、交、直流偏置光测试法 太阳能电池量子效率测试系统特点 1. 全光谱太阳光模拟，双光源切换可选，高光强稳定性 系统采用符合最新IEC60904 标准的双光源配置，采用氙灯和溴钨灯来覆盖太阳光谱的整个范围。无论是氙灯还是溴钨灯，都可以提供超高的光强稳定性，从而保证系统测试结果的高重复性。当不同的波段光谱测量时，选择合适的光源波长与相匹配的标准探测器，可以最大限度的优化太阳能电池量子效率的测试结果。 1000s 的持续光强测试与局部放大图测试光源：氙灯或溴钨灯 测试时间：1000s 光源时间不稳定度：0.8% 2. 高重复性测试结果系统从光源的稳定性、单色仪的波长准确性与重复性、特有的光路设计、样品的加持、数据的采集方式上确保测试结果的高重复性。 5 次每次间隔1 小时的测试结果与全波段重复性测试 3. 窗口化软件设计 在系统软件设计中，将实用的仪器控制部分汇总到一个界面，将实用的仪器参数设置部分汇总到另一个界面，从而最大限度的将控制操作简化，实现一键运行。 仪器参数设置可以按照不同样品的测试需求保存为独立的配置文件并导出，从而实现快速还原与测试的功能，随时调出原有保留的参数设置。同样配置的不同系统之间也可以统一相互调用。系统软件可以准确得到理论积分电流密度值，并按照需求保存原始数据，支持ASCII、Excel、XML 等多种格式数据导出。以便使用主流数据处理软件调用，方便后续数据处理与分析。 4. 快速Mapping功能快速Mapping 功能包括：1）量子效率Mapping 功能2）反射率Mapping 功能3）光束诱导电流（LBIC）功能该功能针对100mmX100mm 以上的较大面积的成品太阳能电池片，用户可以从Mapping 功能获得的数据中得到关于电池片的少子扩散情况、电池片缺陷分布等信息。缺陷分布等信息 上图显示6 寸单晶硅电池IQE mapping，样品右上角IQE 数值明显低于其他区域，因为那里有肉眼无法直接观察到的缺陷上图显示单晶硅电池的反射率mapping，均匀度明显不好，这显示出酸洗过程中酸液有残留，影响了整个电池的反射率均匀性 上述Mapping 数据是在同一个电池片上用400nm、650nm 和950nm 三个波长做QE(LBIC) 扫描得到的。650nm 和950nm 的扫描数据显示电池具有良好的均匀性，但400nm 扫描数据上，我们发现电池边缘有不均匀区域。 不同的测试波长对样品的穿透深度不同。蓝光波长短，穿透深度浅，因此很容易将样品制备过程中产生的表面裂痕等问题反映出来； 近红外光波长相对较长，穿透深度更深，更加适用于扩散长度的计算，从而能反映样品材料内部的缺陷等问题。
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    厂商： 北京卓立汉光仪器有限公司
    品牌： 卓立汉光/ZOLIX
    型号： SCS100系列
    价格： 10万 - 50万元
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  • 有机太阳能电池光电器件制备及光伏参数测试

    有机太阳能电池是一种有潜力的绿色光电转换技术，有机太阳能电池的伏安特性曲线是获取器件各个光伏参数的重要手段和方式，因此准确的制备和测量是研究学者和工程师必须面对的问题。本参赛作品以北京理工大学分析测试

  • 太阳能电池全套测试系统

    太阳能电池（光电材料）I-V特性测试系统 目前，石油、天然气等不可再生能源价格的居高不下，使得人类对太阳能电池（光电材料）的研究开发进入了一个新的阶段，国内很多实验室和科研院校也都加紧了对太阳能电池材料（光电材料）的研究和开发。 太阳能电池（光电材料）测试作为太阳能电池（光电材料）研究开发的一个环节，至关重要，需要专业的测试系统来完成。针对当前人们对太阳能电池材料（光电材料）的研究和开发，以及太阳能电池（光电材料）研究人员搭建太阳能电池（光电材料）测试系统的耗时耗力，我公司特推出太阳能电池（光电材料）测试系统，并已在很多太阳能电池材料（光电材料）研究、测试实验室广泛使用。 一、我公司太阳能电池（光电材料）测试系统的优势： 1. 技术服务全面 我公司始终把客户需求摆在首要位置，针对客户特殊需求量身定做，为客户提供全套解决方案，终身提供技术服务，为客户节省了搭建太阳能电池（光电材料）测试系统所消耗的时间和人力物力，同时也得到了客户的一致好评。 2. 针对性强 凭借雄厚的光电技术知识和行业经验，针对不同类型的太阳能电池（光电材料）以及客户对测试系统的不同需求，我公司对太阳能电池（光电材料）测试系统也做出了相应的调整，以达到较好的测试效果。目前，针对硅太阳能电池、多元化合物为材料的太阳能电池、功能高分子材料制备的大阳能电池、纳米晶太阳能电池等不同的太阳能电池，我公司也都搭建了不同的测试系统。 3. 性价比高 我公司太阳能电池（光电材料）测试系统采用国外知名公司仪器集成，信噪比高，性能稳定，技术先进，对太阳能电池（光电材料）的测试过程实现自动化，过程简单方便，测试结果在行业内也会具有一定的权威性和说服力。同时，我公司推出的整套太阳能电池（光电材料）测试系统具有很高的性价比。 4. 成熟的太阳能电池（光电材料）测试系统 凭借测试系统的高性价比以及全面的技术服务，我公司太阳能电池（光电材料）测试系统已在国内很多单位的实验室投入使用，包括清华大学等知名大学、国家权威的太阳能计量单位、中国科学院等研究机构以及众多的太阳能相关企业，经过大量客户对我公司太阳能电池（光电材料）测试系统的使用，证明了我公司的太阳能电池（光电材料）测试系统的成熟。 二、太阳能电池（光电材料）光谱响应测试系统简介 太阳能电池（光电材料）光谱响应测试，或称量子效率QE（Quantum Efficiency）测试，或光电转化效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等，广义来说，就是测量光电材料的光电特性在不同波长光照条件下的数值，所谓光电特性包括：光生电流、光导等。我公司的光谱测试系统由宽带光源、单色仪、信号放大模块、光强校准模块、计算机控制和数据采集处理模块组成。我们可以与用户密切协作，根据用户需要测试的样品的类型、测试指标、测试条件，设计和组建最适合每个客户测试需要的系统。 三、太阳能电池I-V特性测试系统简介 我公司太阳能电池I-V特性测试系统主要用来测试太阳能电池的I-V特性等。光源光谱和强度特性可模拟各种条件下的太阳光谱（AM0、AM1.0、AM1.5、AM1.5Global、AM2.0、AM2.0Global），稳定性高，均匀性好，均可达到A类标准，多种光照射面积尺寸；样品台可控温；高精度表头、可调负载和配套软件组成的系统能够通过计算机对测试参数进行设置，并且读取数据，在计算机内进行数据处理，绘制I-V和曲线和显示其它参数并打印输出；系统还可根据客户的具体情况和特殊需求进行相应的系统扩展太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统 　　太阳能电池测试行业长期的经验，使得我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统始终处于行业领先位置。符合IEC, JIS, ASTM标准规定，我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统具有很高的稳定性和重复性。 　　作为光伏器件厂商和科研工作者，为了获得高效的产品，就需要一套高性能太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率/光谱响应测试系统来帮助完成产品改进。我公司太阳能电池（光电材料）IPCE/QE/量子效率[font=宋体, MS So

  • 【科普】有机太阳能电池(OSCs)

    [font=&]太阳能是指太阳的热辐射能，又被称为“太阳光线”。地球上自生命诞生以来。就主要依靠太阳提供的热辐射生存。而在化石燃料日趋减少情况下，面对能源的巨大需求和日趋严重的环境污染问题，太阳能是大自然赋予人类的一个取之不尽、用之不竭的能源宝库。太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足在一定光照条件下，瞬间就可以输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上可以称为太阳能光伏。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转换成电能的装置。[/font][font=&]目前占主导地位的太阳能电池主要以无机半导体材料构成，主要包括单晶硅、多晶硅和非晶硅无机太阳能电池。经过多年的发展，硅太阳能电池技术最为成熟，在大规模应用和工业化生成中占据主导地位。但是，提纯硅工艺复杂，成本高，造成在制造硅太阳能电池过程中能耗大、污染高等问题，同时制备工艺复杂且成产设备昂贵，限制其发展。高效的非晶硅薄膜无机太阳能电池包括硫化镉、碲化镉、砷化镓等多晶薄膜，但是由于镉、砷等元素有毒性，同时会造成严重环境污染，因而这类材料的发展也必然受限。有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部件的半导体材料替代无机材料，以光伏效应而产生电压形成电流，实现太阳能发电的效果。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8748.png[/img] [/font][/align][align=center][font=&]太阳能电池的广阔应用（网络图）[/font][/align][font=&]有机太阳能电池（OSCs）具有低成本、质量轻、超薄、柔性、易于大面积制备等诸多优点，在便携式、柔性电池、光伏建筑供能等领域具有广阔的应用前景。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8749.png[/img] [/font][/align][align=center][font=&]柔性透明电极与柔性有机太阳能电池的示意图（南开大学提供）[/font][/align][align=center][font=&][b]有机太阳能电池发展历程[/b][/font] [/align][font=&]1958年美国加州大学伯克利分校Kearns和Calvin将镁酞菁夹在两个功函不同的电极之间，检测到了200 mV的开路电压；表现出了光伏效应，成功制备出了第一个有机太阳能电池（Organic Solar Cells，简称OSCs），但是能量转换效率（Power Conversion Efficiency, 简称PCE）非常低。科学家们也一直在尝试不同的有机半导体材料，但是所得到的PCE都很低。直到1986年，柯达公司邓青云博士创造性制备双层异质结有机太阳能电池，以四羧基苝的一种衍生物（PV）作为受体，铜酞菁（CuPc）作为给体，制备双层活性层，其PEC1%。异质结的引入，就像是给有机太阳能电池注入新鲜血液一样，为其开辟了新的研究方向。有机太阳能电池也逐渐成为科学家的研究热点。[/font][align=center][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8750.png[/img][/align][align=center][font=&]邓青云教授[/font][/align][align=center][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8751.png[/img][/align][align=center][font=&]双层有机太阳能电池结构和PV、CuPc的化学结构[/font][/align][align=center][font=&]Appl. Phys. Lett., 1986, 48, 183-185[/font][/align][font=&]1992年，Sariciflci等人发现，激子在有机半导体材料和富勒烯的界面上可以快速实现电荷分离，并且激子分离成的电子和空穴在界面上不复合，从而更利于电荷的收集。次年他们首次将富勒烯作为活性层中的受体材料应用于有机太阳能电池器件中，并且取得较好的光伏器件能量转换效率。在很长一段时间内，富勒烯都成为有机太阳能电池的主要受体材料。1995年，诺贝尔化学奖得主Heeger等人首次提出体异质结结构（Bulk Heterojunction Structure）的有机太阳能电池，创造性将富勒烯衍生物（PCBM）和聚苯乙炔（MEH-PPV）溶液混合，并旋涂加工，获得具有三维互传网络结构的有机太阳能电池活性层，其PCE高达2.9%，自此，体异质结有机太阳能电池成为主流，并且进入快速发展期。2003年Sariciflci等人使用聚3-己基噻吩（P3HT）作为给体，富勒烯衍生物（PC61BM）为受体，制备体异质结有机太阳能电池，PCE达到3.5%。随着加工工艺的不断改善和提高，基于富勒烯衍生物作为受体材料的有机太阳能电池PCE已经超过10%。同时，性能优良的给受体有机半导体的不断被开发，PCE不断提高。中科院化学所李永舫院士、华南理工大学曹镛院士、中科院化学所侯剑辉研究员、北京大学占肖卫教授、南开大学陈永胜教授、香港科技大学颜河教授、中南大学邹应萍教授等国内外众多有机太阳能电池领域的科研团队的不懈努力以及卓越的科研工作，有机太阳能电池的PCE已经达到18%，取得巨大进展。[/font][align=center][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8752.png[/img][/align][font=&]另外，McGehee教授的研究报告表明，基于P3HT/PC70BM和PCDTBT/PC70BM体系的有机太阳能电池各项器件参数均表现出良好的稳定性，经过理论模拟，有机太阳能电池的的理论寿命可达7年以上。有机太阳能电池的高能量转化效率以及高稳定性，充分展现出其商业应用前景。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8753.png[/img] [/font][/align][align=center][font=&]有机太阳能电池工作4400 h之后的器件参数[/font][/align][align=center][font=&]Adv. Energy Mater. 2011, 1, 491–494[/font][/align][align=center][font=&][b]有机太阳能电池的器件参数[/b][/font] [/align][font=&]太阳能电池器件在光照条件下测试电流密度-电压（[i]J[/i]-[i]V[/i]）曲线，从中可以获得重要的输出特征参数：开路电压（[i]V[/i][sub]oc[/sub]）、短路电流（[i]J[/i]sc）、填充因子（[i]FF[/i]）以及能量转换效率（PCE）。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8754.png[/img] [/font][/align][align=center][font=&]太阳能电池的电流密度-电压（J-V）曲线[/font][/align][font=&]开路电压（[i]V[/i][sub]oc[/sub]）是指在没有电流回路（正负电极断路）时经过光照后器件产生的电压，即太阳能电池的最大输出电压，单位为V；开路电压由给体的HOMO能级和受体的LUMO能级的能级差决定。短路电流（[i]J[/i]sc）是指在外加电场为零时，受光照的器件在形成回路（正负电极短路）时所能产生的电流，即太阳能电池的最大输出电流；单位为A/cm[sup]2[/sup]或mA/cm[sup]2[/sup]。短路电流可根据[i]J[/i]-[i]V[/i]曲线中，电压为0时的电流值获得。理论上，吸收的光子越多，短路电流越大。填充因子（[i]FF[/i]）是电池具有最大输出功率时的电流和电压的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值，理论最大值为1。能量转换效率（PCE）是指太阳能电池将太阳能转化为电能的效率，是输出功率（[i]P[/i]m）与入射光功率（[i]P[/i]in）的比值。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8755.png[/img][/font] [/align][font=&]式中[i]V[/i][sub]oc[/sub]是在开路时的光电压；[i]J[/i]sc是在零电压时的电流密度，即短路电流密度；FF为填充因子。当入射光为AM 1.5太阳光时辐射照功率为[i]P[/i]in = 100 mW/cm[sup]2[/sup]，这也是实验室实验条件下的常用模拟光照辐射照功率。[/font][align=center][font=&][b]有机太阳能电池的器件结构和工作原理[/b][/font] [/align][font=&]有机太阳能电池的工作原理主要包括四个重要步骤：（1）活性层吸收光子并产生激子；（2）激子扩散到给受体界面层；（3）激子在界面层分离成正负电荷，并迁移至正负电极；（4）正负电极收集正负电荷。[/font][font=&]有机太阳能电池的器件结构可以分为单层Schottky器件、双层异质结器件、体异质结器件和叠层器件等。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8756.png[/img][/font][/align][align=center][font=&]单层Schottky器件结构和工作原理[/font][/align][font=&]由于两个电极功函数不同，有机半导体与具有较低功函数电极之间将形成Schottky 势垒（能带弯曲区域W），即内建电场。光照下，有机半导体材料吸收光后产生激子。由于较大的库仑力使得这些激子不能分离成自由电子和空穴。有机半导体内激子的扩散长度一般都很小，只有扩散到Schottky势垒附近的激子才有机会被分离，所以单层Schottky结构电池的能量转换效率很低，在目前的有机太阳能电池研究中很少再使用这种结构。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8758.png[/img][/font][/align][align=center][font=&]双层异质结器件结构和工作原理[/font][/align][font=&]在双层异质结器件中，给体和受体有机材料分层排列于两个电极之间，形成平面型给体-受体界面。而且阳极功函数要与给体HOMO能级匹配；阴极功函数要与受体LUMO能级匹配，这样才有利于电荷收集。双层异质结器件结构中电荷分离的驱动力主要是给体材料和受体材料的LUMO能级之差，即给体和受体界面处的电子势垒。在界面处，如果电子势垒较大，大于激子结合能，激子的解离更为有利，电子易转移到有较大电子亲和能的材料上（较低LUMO），从而使得激子有效分离，明显高于单层结构，使得器件性能获得很大提升。双层异质结器件的最大优点是同时提供了电子和空穴传输的材料。当激子在D-A界面产生电荷转移后，电子在受体材料中传输至阴极收集，空穴则在给体材料中传输至阳极收集。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8759.png[/img] [/font][/align][align=center][font=&]体异质结器件结构和工作原理[/font][/align][font=&]在本体异质结器件结构中，给体和受体在整个活性层范围内充分混合，D-A界面分布于整个活性层，其工作原理和双层异质结器件结构相似，都是利用D-A界面效应来转移电荷。主要区别在于：（1）本体异质结中的电荷分离产生于整个活性层，而双层异质结中的电荷分离只发生在界面处的空间电荷区域。因此，本体异质结器件中的激子可以高效解离，同时激子符合降低，从而减少或者避免由于有机物激子扩散长度小而导致的能量损失；（2）由于界面存在于整个活性层中，本体异质结器件中载流子向电极传输主要是通过粒子之间的渗滤作用，双层异质结器件中的载流子传输介质时连续空间分布的给受体，因此双层异质结中具有相对高效的载流子传输效率。[/font][font=&]本体异质结可以通过将含有给体和受体材料的混合溶液以旋涂方式制备，也可以通过共同蒸镀的方式获得，还可以通过热处理的方式将真空蒸镀的平面型双层薄膜转换为体异质结器件结构。[/font][align=center][font=&][img]https://img.chemsoc.org.cn/web/2020/04/%E5%9B%BE%E7%89%8760.png[/img] [/font][/align][align=center][font=&]两个子电池组成的叠层器件结构和工作原理[/font][/align][font=&]叠层器件结构电池是将两个或两个以上的电池单元以串联的方式做成一个器件。一般子电池单元按照活性材料能隙不同采取从大到小的顺序从外向背电池串联，即与电池非辐射面（背面）最近的机构单元，其活性层材料的能隙最小。子电池1中产生的空穴和子电池2中产生的电子扩散至连接层并复合，每个子电池中只有一种电荷扩散至相对应的电极。叠层结构电池可利用不同光吸收谱的材料来改善电池对太阳光的吸收，减少高能量光子的热损失，最终提高电池效率。由于串联的叠层电池的开路电压一般大于子单元结构，其转换效率主要受光生电流的限制。因此叠层电池设计的关键是合理地选择各子电池地能隙宽度和厚度，并保证各个电池之间地欧姆接触，以达到高效能量转换效率地目的。[/font][align=center][font=&][b]有机太阳能电池展望[/b][/font] [/align][font=&]有机太阳能电池作为一种新兴高效太阳能电池，近年来得到飞速发展，虽然有机太阳能电池的PCE以及达到18%，初见商业化应用曙光，但是和成熟的无机太阳能电池相比，有机太阳能电池无论从能量转换效率、机理还是器件稳定性等方面都处于尚未成熟阶段。因此，成熟的无机太阳能电池技术以及研究思路对有机太阳能电池的发展具有重要的借鉴意义。挑战与机遇并存，随着科学家对有机太阳能电池的不断深入的探索，高能量转换效率、高稳定性、可大规模生产的有机太阳能电池必将很快问世，有机太阳能电池的商业化前景可期。[/font][font=&]参考文献：[/font][font=&][1] D. Kearns, M. Calvin, J Chem Phys 1958, 29, 950-951.[/font][font=&][2] C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 183-185.[/font][font=&][3] N. S.Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudl, Science 1992, 258, 1474 [/font][font=&][4] G. Yu, K.Pakbaz, A. J. Heeger, Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 3422-3424.[/font][font=&][5] G. Yu, J. Gao,J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science1995, 270, 1789.[/font][font=&][6] C. H.Peters, I. T. Sachs-Quintana, J. P. Kastrop, S. Beaupré, M. Leclerc, M. D.McGehee, Adv Energy Mater 2011, 1, 491-494.[/font][font=&][7] Y. Cui,H. Yao, J. Zhang, K. Xian, T. Zhang, L. Hong, Y. Wang, Y. Xu, K. Ma, C. An, C.He, Z. Wei, F. Gao, J. Hou, Adv. Mater. 2020, 1908205.[/font][font=&][8] 张剑,杨秀程,冯晓东.有机太阳能电池结构研究进展[J].电子元件与材料, 2012, 31(11):75-78.[/font][font=&][9] 黄辉.有机太阳能电池的发展、应用及展望[J].工程研究-跨学科视野中的工程, 2017, 9(06): 547-557.[/font][font=&][10] 袁峰,周丹,谌烈,徐海涛,陈义旺.有机太阳能电池空穴传输材料的研究进展[J].功能高分子学报, 2018, 31(06): 530-539.[/font][align=right][color=#808080]来源：化学通讯微信公众号，闵阳/撰稿[/color][/align]

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  • 化学所在钙钛矿太阳能电池材料与器件方面取得系列进展
    p style="text-indent: 2em text-align: justify "近年来，钙钛矿太阳能电池因其高的转换效率、简单的制备工艺和低廉的制造成本受到了全球学术界和产业界的广泛关注，发展迅速。钙钛矿太阳能电池实际应用的重要瓶颈和关键问题在于如何实现低成本、大面积、高效率器件及解决稳定性的难题。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委的支持下，中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室研究员胡劲松课题组科研人员在这一领域开展了相关研究，并于近期与相关合作者一起取得了系列新进展。他们开发了一种风刀涂布方法，实现了大面积钙钛矿薄膜、电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）的高质量涂布，在全程不需旋涂和反溶剂的情况下，获得了转换效率（PCE）可达20%以上的电池器件（图1），为高效率钙钛矿光伏器件的低成本规模化制备提供了一种思路。相关工作发表于Joule (DOI:10.1016/j.joule.2018.10.025)上。在HTL方面，开发了新型低成本、易制备的二维共轭有机小分子空穴传输材料OMe-TATPyr代替spiro-OMeTAD，实现了平均20%的PCE（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 10959）。在ETL方面，研究人员发现在无ETL时透明电极与钙钛矿薄膜间的费米能级差距减小，接触界面能带弯曲减弱，因此对光生电子的抽取及光生空穴的排斥作用同时减弱，使得电子在界面的转移效率急剧下降，导致载流子复合严重，器件PCE降低。这一新的理解提高了对钙钛矿光伏器件结构与异质结界面的认识，阐释了无ETL器件PCE低的原因。据此，他们提出通过延长载流子寿命来解决无ETL钙钛矿光伏器件转换效率低的新方案。发现当载流子寿命接近微秒时，无ETL器件的PCE可以接近传统p-i-n结构器件，并且获得了PCE为19.52%的无ETL钙钛矿光伏器件（图2）。这些结果有助于解决钙钛矿器件对传统器件结构的依赖问题，也为钙钛矿光伏技术的低成本规模化制备提供了多样化的选择。相关工作发表于Chem上（Chem, 2018, 4, 2405-2417）。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "　　钙钛矿电池的稳定性是其应用的瓶颈和关键。研究人员在钙钛矿层与HTL间引入高迁移率疏水共轭高分子界面层，一方面改善空穴的提取效率，另一方面可以有效阻隔湿气与传输层中添加剂对钙钛矿层的侵蚀，从而显著提高了钙钛矿太阳能电池的空气稳定性和光电转换效率（Solar RRL, DOI: 10.1002/solr.201800232，inside cover；Nano Res., 2018, 11,185-194）。相比于有机无机复合钙钛矿材料，纯无机钙钛矿材料表现出更优异的热稳定性。其中，立方相CsPbI3具有合适的带隙而备受关注，但其立方相室温下是热力学不稳定相，因此理解立方相CsPbI3在合成与器件制备过程中的相不稳定性机制，进而制备室温下相稳定的光伏相CsPbI3，对于其在光伏和光电领域中的应用具有重要意义。研究人员近期首次从原子尺度上观测到了极性溶剂会诱导立方相CsPbI3纳米晶晶格发生畸变，进而相变失稳，从实验和原理上解释了极性溶剂对立方相CsPbI3纳米晶稳定性的影响，揭示了极性溶剂诱导立方相CsPbI3纳米立方体相变的机制及其多级次自组装成单晶纳米线和微米线的机制（图3）。这一研究结果对理解立方相CsPbI3相不稳定机制提供了新的认识，并为立方相CsPbI3的制备及保存使用过程中的溶剂选择提供了指导。相关工作发表于J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11705–11715，并入选当期封面。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在此基础上，研究人员发展了一种方法，通过高介电常数质子性溶剂控制CsPbI3钙钛矿前驱体结晶时的表面能，在不引入有机配体或进行金属/卤素掺杂的情况下，利用一步溶液沉积和低温退火工艺，获得了在室温下稳定的新光伏相-正交相g-CsPbI3薄膜。通过XRD精修确定了其晶胞参数，研究了薄膜的形成机制和能带结构，并构建了基于g-CsPbI3薄膜的平面异质结太阳能电池，获得了11.3%的PCE（图4），这是目前为止报道的全无机纯CsPbI3钙钛矿太阳能电池的最高效率。由于所得g-CsPbI3薄膜在室温下的热力学稳定性，电池表现出显著改善的长达数月的空气稳定性。该研究首次报道了室温下热力学稳定的新型正交光伏相g-CsPbI3薄膜及其高效率电池器件，为解决全无机CsPbI3钙钛矿光伏相室温下结构不稳定问题提供了全新的视角和思路。紧接上述极性溶剂对立方相CsPbI3纳米晶稳定性影响的工作，相关研究结果以全文形式发表于J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11716–11725。/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/f0d4fd56-3c93-4498-8a6b-2116edd0aad2.jpg" title="1.png" alt="1.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图1. 全程风刀涂布制备高效率钙钛矿太阳能电池/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ffccfd44-cbfd-433a-8ac8-ba29e66f6683.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图2. 高效率无电子传输层钙钛矿太阳能电池/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/94a0fedd-8d1f-40c2-9b2f-95eea8b72344.jpg" title="3.png" alt="3.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图3. 极性溶剂诱导立方相CsPbI3纳米晶的晶格畸变及其多级次自组装/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ae415cdf-6e56-4dc1-832d-ba11459b3873.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-indent: 2em text-align: left "图4. 室温热力学稳定的正交光伏相g-CsPbI3薄膜及全无机钙钛矿太阳能电池/p
    时间： 2018-12-13
    作者： 李哲
  • 钙钛矿太阳能电池离子迁移行为与器件稳定性关系研究获进展
    钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为新兴的薄膜光伏器件，通过最近10年的发展，光电转换效率从3.8%提升到了25.7%，展现出巨大的商业化应用前景。然而高效的n-i-p结构电池批次重复性和稳定性较差，成为钙钛矿电池产业化应用的关键限制。而目前研究人员对导致器件重复性和稳定性较差的原因理解还不够充分。 　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所马昌期团队系统地研究了n-i-p结构PSCs在空气氧化过程中的离子迁移行为。结果表明，Spiro-OMeTAD薄膜的氧化是通过非接触电化学方式进行的，其中，空气中的氧气和水分子作为氧化剂将Spiro-OMeTAD氧化，进而提高了Spiro-OMeTAD薄膜的导电性能。更为重要的是，这一氧化过程促使Spiro-OMeTAD层内的Li+向电池内部迁移并在SnO2/Perovskite界面富集。Li+离子的迁移与富集促进了Spiro-OMeTAD氧化并降低SnO2的LUMO能级，提高了器件内部的内建电场，并同时改善了钙钛矿/Spiro-OMeTAD以及钙钛矿/SnO2界面处的空穴和电子提取效率，进而提升了器件的效率(图1)。该工作为n-i-p型钙钛矿太阳能电池中Spiro-OMeTAD的氧化提供了完整的机理解释。相关成果以Synergetic Effects of Electrochemical Oxidation of Spiro-OMeTAD and Li+ Ions Migration in Improving the Performance of n-i-p Type Perovskite Solar Cells为题发表于Journal of Materials Chemistry A。 图1 n-i-p结构钙钛矿太阳能电池中Spiro-OMeTAD的电化学氧化过程中的Li+离子迁移机制 　　研究团队在后续研究n-i-p型钙钛矿太阳能电池工作稳定性过程中发现，钙钛矿电池在运行过程中会出现器件的突然失效(Catastrophic Failure)。通过光致发光(PL)成像分析确定短路位置发生在金属Ag电极的边缘。进一步通过SEM和TOF-SIMS分析证明了Ag+离子在器件边缘发生迁移扩散，而器件内部的电极以及钙钛矿薄膜却没有发生明显的变化。研究人员利用SEM表征了沉积在Spiro-OMeTAD上的Ag薄膜的形貌，结果表明由于Ag与Spiro-OMeTAD的不浸润性，边缘的Ag颗粒团簇尺寸比中心部分的尺寸更小、更疏松。基于此，研究团队推断器件突然短路失效的机制为：光照下钙钛矿薄膜分解并形成多碘化合物发生扩散并与电极边缘松散的Ag簇并发生反应而导致Ag电极被腐蚀，腐蚀产生的Ag+离子穿过Spiro-OMeTAD而向钙钛矿中迁移，最终在Ag电极和钙钛矿之间形成丝状电导，导致器件短路。基于此，研究团队在Spiro-OMeTAD上沉积一层MoO3薄膜，改善沉积Ag电极过程中Ag的生长，获得了边缘更加致密的Ag电极。此外，由于MoO3薄膜的引入使得Spiro-OMeTAD和Ag电极之间的空穴提取效率更高，避免了空穴在该界面的积累，进而有利于稳定性的提升，实现器件运行600h以上而不发生前述的突变失效(图2)，有效提升器件的稳定性能。相关成果以Revealing the Mechanism behind the Catastrophic Failure of n‐i‐p Type Perovskite Solar Cells under Operating Conditions and How to Suppress It为题发表于Advanced Functional Materials。 图2 钙钛矿电池运行过程中Ag+离子迁移引起的“突变失效”及MoO3的引入提高运行稳定性机制 　　虽然该结构电池的运行稳定性得到提升，但是该类光伏电池运行过程中初始几十个小时内往往存在效率的快速衰减过程(burn-in衰减)，严重降低了器件的稳定输出效率。针对该问题，研究团队通过器件结构设计及稳定性测试过程中器件内部离子分布、界面复合变化，证实该结构电池中的“burn-in”衰减与SnO2中Li+迁移至钙钛矿/空穴传输层界面有关。通过在SnO2/Perovskite界面引入一个薄层交联PC61BM(CL-PCBM)后可以抑制“burn-in”衰减。TOF-SIMS的结果证明了CL-PBM薄层可以将Li+离子固定在Perovskite/SnO2界面中，而且CL-PCBM的引入可以增加器件的内建电场并提高电子提取效率；最终在Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.85Br0.15)3体系钙钛矿电池中获得了22.06%的效率，在光照下持续运行1000h后仍保留初始效率的95%，而参比电池仅保留75%；在FAPbI3体系钙钛矿电池中时，获得了24.14%的光电转换效率，同时也消除了“burn-in”衰减过程。这表明利用CL-PCBM界面修饰来消除“burn-in”衰减具有普适性。综上，通过降低器件工作过程中的Li+迁移可以大幅降低钙钛矿太阳能电池稳定性测试初期存在的“burn-in”衰减，提高器件的稳定输出功率(图3)。相关成果以Boosting Perovskite Solar Cells Efficiency and Stability: Interfacial Passivation of Crosslinked Fullerene Eliminates the "burn-in" Decay为题发表于Advanced Materials。图3 CL-PCBM界面修饰抑制Li+离子迁移提高器件效率并消除器件的“burn-in”衰减
    时间： 2022-11-21
    作者： 情绪波动
  • How It’s Made——钙钛矿太阳能电池的崛起
    导语：与其他光伏材料相比，钙钛矿太阳能电池在性能的提升方面表现出了惊人的速度。近期，来自德国柏林科技大学的Steve Albrecht等研究者在Science正刊中报道了一个单片钙钛矿/硅串联太阳能电池，其认证的功率转换效率高达29.15%，预计还会进一步提高。现如今，钙钛矿太阳能电池生产技术逐渐趋于成熟，生产设备也逐渐小型化和便捷化。继2009年和2012年的早期关键实验之后，人们对这些生产设备的兴趣激增，目前正在进一步优化它们的性能，并寻找可行的商业应用路线。本文，我们将带您看看钙钛矿太阳能电池材料的制造过程和相关技术。什么是钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池(PSC)顾名思义是由钙钛矿材料作为核心部件制备的太阳能电池。钙钛矿材料的种类很多，但它们都有ABX3的化学通式，其中A和B是阳离子，X是阴离子。在钙钛矿光伏材料中，B通常是金属阳离子，X是卤族元素，A可以是有机或无机阳离子。重要的是，这些成分必须以一种特定的几何结构排列，A穿插在阳离子BX6八面体的间隙。如下图所示。 钙钛矿太阳能电池材料晶格结构的3D示意图（中央亮斑为B，红色为X，蓝色为A） 钙钛矿是钙钛矿太阳能电池中吸收光的材料，它吸收光子并产生电子-空穴对。之后，这个电子-空穴对会分离（也可能不会，这是导致太阳能电池效率低下的原因），释放出电子和正电荷载流子。这些电子（负）和空穴（正）载流子分别被设备中的其他材料（传输层）收集，然后流出，在外部电路中产生电压。人们尝试用各种钙钛矿材料来制备PSCs，其中常见的是MAPbI3。这种材料由基铵正离子嵌入Pb2+离子和碘离子(I-)组成的八面体框架。钙钛矿光伏薄膜材料制备太阳能电池的制备过程主要分为薄膜的制备和后续的加工。后续的加工流程与硅基太阳能电池的后续加工有些类似，涉及到微纳加工与封装等流程，我们不做详细介绍。对于薄膜的制备技术目前主要有液体旋涂和真空镀膜两类。旋涂技术由于设备简单，易于快速搭建等特点很容易在实验室实现。但是其规模化拓展性较差，器件的重复性和稳定性以及与后续加工流程的兼容性等方面仍有不足。在真空镀膜方面目前较为流行的是采用物理气象沉积（physical vapor deposition—PVD），例如热蒸发等方式。对于热蒸发技术来说，在真空室中加热钙钛矿前驱体，使它们向上蒸发并覆盖在基片上。通过对过程的精细控制，形成所需的钙钛矿薄膜。热蒸发方法制备出的薄膜不仅性能出色，同时还能与太阳能电池制造过程中需要的其他过程具备良好的兼容性 (例如，传输层和金属接触层的沉积也经常使用PVD)。热蒸发制备方案概要以制备钙钛矿太阳能电池的常用材料MAI（methylammonium iodide）和PbI（lead iodide）为例，MAI蒸发温度约为150℃，而金属卤化物PbI需要400℃~500℃。这与常规的金属热蒸发相比温度低很多，但对热蒸发源温度控制的性要求较高。传统金属热蒸发更注重所能达到的高温（可达~1800℃），如果采用传统的蒸发源生长钙钛矿材料很容易导致温度过冲，制备的薄膜性能不稳定，甚至前驱体会瞬间挥发殆尽导致生长失败。钙钛矿光伏材料除了在较低温度下生长之外，沉积速率也是一个重要的控制变量。由于沉积速率并非温度的直接函数，钙钛矿材料在沉积时需要对每一个蒸发源的速率进行标定与检测。通常在热蒸发过程中，可以采用晶振探头来探测每一个蒸发源的蒸发速率。对于常规的金属热蒸发过程，材料从蒸发源沿着直线方向到达衬底，按照类似于标准分布函数的规律在衬底上沉积成薄膜。然而对于非常易挥发的材料，例如MAI，蒸发过程中会先在源上方形成较高的蒸气压，这会导致材料向侧方扩散，导致材料在腔体的其他部位形成非必要的沉积。因此，对于钙钛矿光伏材料的沉积过程必须控制得更加精密，否则MAI容易导致其他材料的晶振传感器被污染。专业的低温热蒸发技术与设备英国Moorfield 公司基于多年的薄膜设备生产经验发布了低温蒸发(LTE)技术和相关设备。这使得科研人员能够快速建立高性能的钙钛矿光伏薄膜沉积系统。Moorfield 公司用于钙钛矿太阳能电池制备的设备包括台式nanoPVD - T15A，以及功能增强型的落地式MiniLab系列。这样的低温热蒸发系统具有以下几方面的优点：● 低温蒸发源与控制器：超低的热容量，可选择主动水冷方案实现控制和小的温度过冲；基于传感器的PID反馈回路使得温度、功率或沉积速率可控。● 石英晶振传感器探头：水冷式，降低温度影响。专业设计和安装位置，在生长高蒸汽压钙钛矿前驱体时使信号“串扰”小化。● 真空系统：专业真空腔体设计和定制，包括可选的耐腐蚀泵组系统和预抽保护功能。● 过程控制：采用先进的自动过程控制器，允许多阶段程序设定操作，每个阶段包含单个或多个源蒸发（即共同蒸发），反馈回路控制每个源的速率。● 多功能配置：允许在一个系统上通过不同的PVD技术沉积钙钛矿和其他PSC涂层。此外，系统可以配备冷却或加热样品台，用于处理热敏感基片或在沉积期间/沉积后进行热处理。nanoPVD系统中的LTE蒸发源手套箱集成式系统虽然成品PSCs元件可以在大气条件下使用，但通常有必要在惰性气氛下进行器件封装制造。因为在后的保护涂层覆盖之前，湿气和氧气会对材料性能造成影响。因此，一些PSC制备工作通常在惰性气体(如纯氩气或氮气)的手套箱中进行。基于MiniLab 026和MiniLab 090平台的Moorfield LTE系统可以与手套箱集成，允许在惰性气氛中对衬底或样品进行加工处理。Moorfield可以提供整套的手套箱集成系统或与客户选定的手套箱进行集成。其中MiniLab 026系统可以与用户已有的手套箱进行现场的集成安装。Minilab090系统样品腔（左），与手套箱集成的系统（右）总结钙钛矿材料在太阳能电池方面表现出良好的前景，真空蒸发镀膜是一种很有前途的制备方法且容易实现工业化生产。用于钙钛矿薄膜制备的沉积系统需要进行优化设计，以提高薄膜材料的品质。Moorfield Nanotechnology公司具有雄厚的专业技术基础和先进的设备解决方案，包括全套LTE蒸发源、过程控制选件和完整的沉积系统。此外Moorfield Nanotechnology还提供其他多种材料制备的专业设备，例如磁控溅射、电子束蒸发、快速制备石墨烯的nanoCVD系统。台式高精度薄膜制备与加工系统新动态Moorfield 公司在中国科学院技术物理研究所的台设备安装成功，本次在技术物理研究所安装的是台式高性能二维材料等离子软刻蚀系统—nanoETCH。该系统对输出功率的分辨率可达毫瓦量，对二维材料可实现准确的逐层刻蚀，也可实现二维材料层内缺陷制造，此外还可对石墨基材等进行表面处理。该系统目前正处于技术培训阶段，不日将正式交付使用。中国科学院技术物理研究所安装的nanoETCH系统
    时间： 2021-01-14
    作者： QUANTUM量子科学
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