摘要:光伏细胞的演变与制造材料的进步本质上有关。本综述论文对基于硅,有机和钙钛矿太阳能电池的最新发展进行了深入的分析,这些发展是光伏研究的最前沿。我们仔细检查了每个材料类别的独特特征,优势和局限性,强调了它们对效率,稳定性和商业生存能力的贡献。基于硅细胞的持久相关性和晶体结构的最新创新。 有机光伏细胞的柔韧性和低成本产生的潜力进行了检查,而Perovskites的效率显着增长和易于制造。 本文还解决了物质稳定性,可扩展性和环境影响的挑战,从而对这些物质技术的当前状态和未来潜力提供了平衡的观点。基于硅细胞的持久相关性和晶体结构的最新创新。有机光伏细胞的柔韧性和低成本产生的潜力进行了检查,而Perovskites的效率显着增长和易于制造。本文还解决了物质稳定性,可扩展性和环境影响的挑战,从而对这些物质技术的当前状态和未来潜力提供了平衡的观点。
图 1. (a) 基于混合阳离子 2D-PPA 的钙钛矿结构图。2D 或准 2D 结构可能在晶粒边界处形成。此处显示 n = 2 准 2D 结构以供说明。使用单阳离子 PEA + 和混合阳离子 F5PEA + –PEA + 2D-PPA 的器件特性比较:(b) 具有正向和反向电压扫描方向的光电流密度-电压曲线;(c) EQE 曲线;(d) 稳定的功率输出;(e) 室温下相对湿度为 45%–60% 时未封装器件的储存稳定性(ISOS-D-1 稳定性)。
被绘制为灰色水平条。BA 2 FAPB 2 I 7和PA 2 FAPB 2 I 7显示A D(011)与FAPBI 3的D(001)几乎相同,如插图所示。b)FAPBI 3(左)和BA 2 FAPB 2 I 7(右)的单位单元格的图。为每个结构绘制(001)和(011)平面。PB-i-Pb距离对应于FAPBI 3的(001)间间距(001)和BA 2 FAPB 2 I 7的(011)间距(011)。c)模板FAPBI 3掉落涂层实验的示意图。第一个FAPBI 3前体溶液被滴入玻璃基板上,并允许在BA 2 FAPB 2 I 7的晶体上流动。加热时,BA 2 FAPB 2 I 7上的δ-FAPBI 3在裸露基板顶部的δ-FAPBI 3之前转换为α-FAPBI 3。在环境空气中留下,裸底物的顶部的α-fapbi 3在BA 2 FAPB 2 I 7上的α-FAPBI 3之前转换为δ-FAPBI 3。d)(c)中实验的相应照片,显示了底物的三个不同区域。I:BA 2 FAPB 2 I 7没有FAPBI 3解决方案,II:BA 2 FAPB 2 I 7在FAPBI 3解决方案下方,III:III:FAPBI 3溶液在裸玻璃上。e)PL,(f)XRD,表明当BA 2 FAPB 2 I 7上方沉积时,α-FAPBI 3被稳定。
金属卤化物钙钛矿发光二极管 (PeLED) 具有宽色域、高发光效率和低成本合成等特点,是下一代显示应用的有前途的光子源。自 2014 年首次展示室温发射的 PeLED 以来,其性能在几年内迅速提高,引起了学术界和工业界的广泛关注。在这篇综述中,我们讨论了 PeLED 在商业显示应用中的主要技术瓶颈,包括大面积 PeLED 制备、图案化策略和柔性 PeLED 设备。我们回顾了实现这些目标的技术方法,并强调了当前的挑战,同时对这些钙钛矿材料和 PeLED 设备进行了展望,以满足下一代高色纯度全彩显示器市场的需求。
引导能量流和纳米晶体发色团混合组件中产生的激发态的性质对于实现它们的光催化和光电应用至关重要。通过结合稳态和时间分辨的吸收和光致发光 (PL) 实验,我们探测了 CsPbBr 3 -罗丹明 B (RhB) 混合组件中的激发态相互作用。PL 研究表明,CsPbBr 3 发射猝灭,同时 RhB 荧光增强,表明存在单线态能量转移机制。瞬态吸收光谱表明这种能量转移发生在 ~ 200 ps 的时间尺度上。为了了解能量转移是通过 Förster 还是 Dexter 机制发生的,我们利用简便的卤化物交换反应通过与氯化物合金化来调整供体 CsPbBr 3 的光学特性。这样,我们便可以调节供体 CsPb(Br 1-x Cl x ) 3 发射和受体 RhB 吸收之间的光谱重叠。对于 CsPbBr 3 - RhB,能量转移速率常数 (k ET ) 与 Förster 理论非常吻合,而与氯化物合金化以产生富含氯化物的 CsPb(Br 1-x Cl x ) 3 则更利于 Dexter 机制。这些结果凸显了优化供体和受体特性对于设计采用能量转移的光收集组件的重要性。通过纳米晶体供体的卤化物交换可以轻松调节光学特性,这为研究和定制钙钛矿发色团组件中的激发态相互作用提供了独特的平台。
[[A] G. T. Kent博士,E。Morgan,K。R。Albanese,A。Kallistova博士,A。Brumberg博士,L。Kautzsch博士,R。Seshadri教授,A。K。K. Cheetham材料系和材料研究所研究实验室研究实验室研究实验室,加利福尼亚州Santa Barbara,CA 93106(USA)(USA)(USA)(美国): akc30@cam.ac.uk [B] G. Wu博士,K。R。Albanese化学与生物化学系加利福尼亚州圣塔芭芭拉大学,加利福尼亚州圣塔芭芭拉,加利福尼亚州93106(美国)[C] Cheetham材料科学与工程系新加坡国立大学117576新加坡(新加坡)支持本文的信息,通过文档末尾的链接给出。
在过去的几年中,Sn基PSC已经成为绿色光伏技术的有希望的候选者,通过抑制Sn 2+ 氧化为Sn 4+ ,它们的效率从约 2% 迅速提高到 14.81%。[12]令人鼓舞的是,Sn基PSC不仅PCE超过14%,而且还具有优异的稳定性。这是一项极具吸引力的光伏技术,不久将会得到进一步发展。这一惊人的进步表明它是下一代太阳能电池的更好候选者。图1展示了Sn基钙钛矿在短短6年内的效率演变。一般来说,Sn和Pb基钙钛矿的相似结构可以用公式ABX 3 表示。立方钙钛矿的基本单元是一个小的八面体晶胞(BX 6 ),其中B阳离子被卤素阴离子包围。 A为有机阳离子,例如CH 3 NH 3 +(MA +)、CH(NH 2 ) 2 +(FA +)、Cs +或一些大阳离子(PEA +)。阳离子位于八面体的空腔内。X为卤素,例如I - 、Br - 、Cl - 等。钙钛矿材料ABX 3的结构稳定性取决于容差因子t和μ,其中r A 、r B 和r X 分别为A、B和X的半径。通常t介于0.9和1.0之间,以形成立方钙钛矿。[13]对该容差因子的研究有助于理解结构
摘要 金属卤化物钙钛矿是一类因具有优异的光电性能而成为光电探测器和太阳能电池的理想材料。它们的低成本和低温合成特性使其在旨在彻底改变半导体工业的广泛研究中具有吸引力。金属卤化物钙钛矿的丰富化学性质使其可以通过成分工程轻松调整所需的光电性能。此外,使用不同的实验合成和沉积技术,如溶液处理、化学气相沉积和热注入方法,钙钛矿的维度可以从 3D 改变为 0D,每种结构都因其独特的性质而开辟了新的应用领域。维度工程包括形态工程(将 3D 钙钛矿的厚度降低为原子薄膜)和分子工程(将长链有机阳离子掺入钙钛矿混合物中并在分子水平上改变组成)。钙钛矿结构的光电特性包括其带隙、结合能和载流子迁移率,取决于其组成和维度。本文将回顾使用不同成分和尺寸的钙钛矿制成的大量光电探测器和太阳能电池。最后,我们将讨论不同维度的动力学和动力学、其固有的稳定性和毒性问题,以及如何在较低维度上达到与 3D 类似的性能以及如何实现大规模部署。