钙钛矿电池,是指钙钛矿型太阳能电池。
钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells),是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池,也称作新概念太阳能电池。
工作原理
在接受太阳光照射时,钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异,这些载流子或者成为自由载流子,或者形成激子。而且,因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率,所以载流子的扩散距离和寿命较长。
然后,这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集,即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层,最后被FTO收集;空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层,最后被金属电极收集。
当然,这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失,如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能,这些载流子的损失应该降到最低。最后,通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。
钙钛矿太阳能电池和量子点电池区别
日本国家材料科学研究所开发了一种耐用的钙钛矿型太阳能电池,面积仅为1平方厘米,能够在阳光下以超过20%的光电转换效率(即发电效率)连续发电1000多个小时。由于这种太阳能电池可以在大约100℃的温度下在塑料材料表面制造,因此这项技术将能用于开发轻型、多功能的太阳能电池。
钙钛矿型太阳能电池被认为是下一代太阳能电池,具有广阔的应用前景,因为它们比传统太阳能电池更容易生产,且成本更低。然而,钙钛矿型太阳能电池也有缺点:当它们与水分子反应时很容易降解。事实证明,它们很难实现既耐用又高效。
大多数钙钛矿型太阳能电池都有相似的发电机制。当钙钛矿层吸收阳光时,会产生电子和空穴。然后,这些电子和空穴分别迁移到相邻的电子传输层和空穴传输层,它们在此处流动以产生电流。为了同时提高钙钛矿型太阳能电池的效率和耐用性,这些层和它们之间的界面需要使电子和空穴能够更自由地通过,同时使界面不透水分子。
该研究团队在电子传输层和钙钛矿层之间的界面中添加了含有疏水氟原子(5F-phz)的肼衍生物。这种界面成功地阻止了穿透电子传输层的水分子与钙钛矿层接触,从而提高了太阳能电池的耐久性。该界面的使用还减少了钙钛矿层表面形成的结晶缺陷的数量,这是导致发电效率下降的一个原因。此外,该团队在空穴传输层和钙钛矿层之间的界面添加了一种膦酸衍生物(MeO-2PACz),最大限度地减少了空穴传输层中缺陷的形成,从而提高了太阳能电池的发电效率。
这项研究发表在最近的《先进能源材料》上。今后,该团队还计划创建可集成到界面中的分子数据库,进行数据驱动的研究,设计可改善界面特性的分子,开发更高效、更耐用的钙钛矿太阳能电池
材质区别和性价比不同。
1、材质不同。钙钛矿太阳能电池采用的钙钛矿材料,而量子点电池采用的是半导体纳米晶体材质。
2、性价比不同。钙钛矿量子点电池的性价比相对于钙钛矿太阳能电池更高,更实惠。
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