载体选择性ETL和HTL对于提取和运输电荷至关重要,同时最大程度地减少了界面电荷重组。在配置的钙钛矿太阳能电池中,钙钛矿层沉积在ETL层的顶部。9因此,ETL层的质量和特性直接影响光吸收钙钛矿层的性质。因此,开发和优化ETL层已成为研究的热门话题。最初,由于其合适的光电特性,TIO 2被广泛用作钙钛矿太阳能电池中的电子传输层。然而,它具有卵形照明下的光催化特性,需要大约500 1 c的高温退火以实现适当的结晶度,从而使该材料不适合用于PSC的升级和商业化。3,10–12为了克服这些缺点,已经研究了替代的N型金属氧化物,应允许低温处理,成本较低,应提高稳定性。13–17
摘要在过去的十年中,基于金属卤化物钙钛矿(MHP)半导体的太阳能电池的性能飙升,现在与已建立的技术(如结晶硅)相媲美。然而,MHP半导体的最有希望的实施是在一个串联的太阳能电池中,该电池有望并确实提高了更高的功率转换效率。MHP的可调带隙使它们独特地放置在为一系列不同的窄带隙吸收器中提供这些高效串联太阳能电池。基于含有宽带的甲基铵(> 1.7 eV)吸收器顶部细胞的串联设备的效率超过30%,这是令人印象深刻的成就1。尽管如此,基于无甲基铵宽带隙吸收器顶部细胞的串联设备尚未达到30%的效率里程碑。与含有甲基铵的含有和较窄的带隙对应物相比,无甲基铵的宽带隙MHP的性能特别差,这说明了串联细胞技术的更大进步的显着范围。在这篇综述中,我们专注于无甲基铵的MHP。我们强调了这些材料所面临的独特挑战,包括当前限制其开路电压和效率远低于其热力学限制的能量损失途径。我们讨论了该材料系统开发的最新进展,它们在串联光伏技术方面的表现,并突出了似乎特别有前途的研究趋势。最后,我们建议未来的途径探索以加快宽带隙MHP的发展,这反过来又将加速基于这些材料的串联太阳能电池的部署。
2D金属卤化物钙钛矿(MHP)以其多样化的晶体结构而闻名,允许其集成的有机和无机性/功能,3个吸引了ScientiC社区,其在Photovoltaics,4 - 6 Emitters,4 - 6 Emitters,7,8和传感器中具有巨大的潜力。9 - 11个专门阐明其复杂性能的广泛研究导致了设备性能的改善,从而推动了技术进步的界限。脱离了传统的信念,即杂交钙钛矿独家存在于结晶状态下,这种变革性观察出现了,在示例性的2d MHP中发现了玻璃形成[(s) - ( - - 1-( - )-1-(1-甲基甲基)2 pbbr 4(常见于SNP),snp and snpe s snpe and snpbbr 4(snpred as s snpe)澄清异构体的选择)12,13和一系列3D有机金属骨滑石14通过低温熔化的液化时间表(分钟尺度)。12,13,15 MHP的玻璃状态具有扩展其性能范围的潜力,尤其是由于相对于晶体状态的短和远距离顺序的变化,类似于其他玻璃半导体中观察到的情况。16此外,在玻璃状和晶状状态之间可逆切换的能力12开设了用于MHP应用的新途径,包括内存,17,18
nöthnitzerstr。61,01187德累斯顿,德国2。莱布尼兹 - 固态和材料研究所研究德累斯顿,赫尔姆霍尔茨斯特拉斯20,
a。新兴电子技术主席,德累斯顿技术大学,NöthnitzerStr。61,01187德累斯顿,德国b。 Leibniz固态与材料研究所Dresden,Helmholtzstraße20,01069德累斯顿,德国c。德累斯顿技术大学德累斯顿推进电子中心,Helmholtz Str。18,01069,德累斯顿,德国 *电子邮件:yana.vaynzof@tu-dresden.de使用溶剂工程方法制造金属卤化物钙钛矿膜的制造越来越普遍。在这种方法中,钙钛矿层的结晶是通过在钙钛矿前体溶液旋转过程中施加反溶剂的。在此,我们介绍了对溶剂工程形成的钙钛矿层结晶过程的当前理解状态,尤其是针对抗溶性特性和溶剂 - 抗溶剂的相互作用的作用。通过考虑汉森溶解性参数的影响,我们提出了针对通过这种方法选择适当的反溶剂和轮廓开放问题和未来研究方向的指南。
为高性能选择应用设计二维卤化物钙钛矿需要深入了解控制其兴奋性行为的结构 - 陶艺关系。然而,尚未开发出由A位点和间隔阳离子进行修饰的内部和层间结构的设计。在这里,我们使用压力来协同调整内部和层间结构,并发现结构调制,从而改善了光电子的性能。在施加的压力下,(Ba)2(ga)Pb 2 I 7表现出72倍的光致发光和光电导率增长10倍。基于观察到的结构变化,我们引入了一个结构描述符χ,该结构描述χ描述了内部和间层间特性,并在χ和光致发光量子量产率之间建立了一般的定量关系:较小的χ与最小化的捕获激子的激子以及来自自由激子的最小生效发射。根据此原理构建,我们设计了一个钙钛矿(CMA)2(FA)Pb 2 I 7,该7 7具有较小的χ和令人印象深刻的光致发光量子产率为59.3%。
金属卤化物钙钛矿已成为光电学中改变游戏规则的半导体材料。作为一种有效的微型/纳米制造技术,直接激光写作(DLW)已广泛用于佩洛维斯基特(Perovskites)制造模式,微/纳米结构和像素阵列,以促进其光电的应用。由于钙钛矿的独特离子特性和柔软的晶格,DLW可以引入丰富的光 - 单词相互作用,包括激光消融,结晶,离子迁移,相位分离,光反应和其他过渡,从而启用了植物性质的多样性功能。基于它们的图案结构,钙棍蛋白酶在显示器,光学信息加密,太阳能电池,发光二极管,激光器,光电探测器和平面透镜中都有许多应用,在本综述中对此进行了全面讨论。最后,我们讨论了这个迷人领域的未来发展必须解决的挑战。
罗云汉 b,d, * 杨仁强 e 和侯林涛 a, * a 暨南大学物理与光学工程学院,广东省真空镀膜技术与新能源材料工程技术研究中心,广州市真空镀膜技术与新能源材料重点实验室,广州,中国 b 暨南大学物理与光学工程学院,广东省光纤传感与通信重点实验室,广州,中国 c 郑州大学物理与微电子学院,材料物理教育部重点实验室,郑州,中国 d 暨南大学,广东普通高校光电信息与传感技术重点实验室,广州,中国 e 江汉大学,光电材料与技术学院,光电化学材料与器件教育部重点实验室,武汉,中国
抽象材料参数变化是影响太阳能电池设备性能的主要贡献者之一,因此,使用Taguchi设计来优化材料参数以达到最大功率转换效率(PCE)。本文使用L 32(2 8)Taguchi设计讨论了使用氧化石墨烯(GO)孔传输层(HTL)的钙钛矿太阳能电池(PSC)的最佳建模。使用太阳能电池电容模拟器(SCAP)进行设备仿真,而L 32(2 8)Taguchi设计用于设备优化。最终结果表明,L 32(2 8)Taguchi设计已显着优化了设备参数,其中FTO厚度,FTO供体浓度,TIO 2厚度,TIO 2供体浓度,CH 3 NH 3 NH 3 NH 3 NH 3 PBI 3-X CL X厚度,CH 3 NH 3 NH 3 NH 3 PBI 3-X CL X供体浓度,厚度为1.厚度为1.厚度。 -3,0.03 µm,1 x 10 20 cm -3,0.9 µm,1 x 10 20 cm -3,0.03 µm和1 x 10 20 cm -3相应地。方差分析(ANOVA)表明CH 3 NH 3 PBI 3-X Cl X厚度是影响设备PCE的最主要输入参数。优化的输入参数产生的最大可达到的PCE为35.91%,信噪比(SNR)为31.11 dB。关键字:方差分析,氧化石墨烯,孔传输层,功率转换效率,信噪比
并提出极有可能通过实验实现。19 最近,人们利用第一性原理 DFT 计算来计算某些稀土氮化物钙钛矿 ABN 3(A = La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 和 B = Re、W)的磁矩和热力学稳定性,并提出了它们在氮化物材料领域的众多技术应用。16 在这方面,DFT 现在被认为是一种估算所研究材料的电子和光电特性的优雅方法。电子和光电特性主要由材料的带隙决定。虽然采用局部密度近似 (LDA) 和广义梯度近似 (GGA) 的 DFT 计算低估了 E g 值,33 – 36 但未经筛选的混合函数和 Perdew – Burke – Ernzerhof – Hartree – Fock 交换 (PBE0) 函数会高估化合物相对于其实验对应物的带隙能量。37 – 39 在这方面,使用混合交换关联 (XC) 函数,例如 Heyd – Scuseria – Ernzerhof (HSE)、Becke-3 参数-Lee-Yang-Parr (B3LYP) 和 B3PW91,通过单次 GW (G 0 W 0 ) 近似完成的 DFT 计算可以预测接近实验结果的化合物的 E g 值。 14,33,40 – 48 此类计算的主要缺陷在于它们对计算要求高并且需要高端服务器来运行它们。在这种情况下,机器学习(ML)现在被认为是一种有效的替代途径,可以避免与 DFT 计算相关的固有计算成本,并有助于在材料特性和目标变量(此处为 Eg)之间建立一个简单的模型。49 – 60 尽管最近已成功实施 ML 方法预测氧化物、卤化物钙钛矿和双钙钛矿化合物的带隙,61 – 66 但在预测氮化物钙钛矿的带隙方面尚未发现此类报道。考虑到上述问题,本文旨在从 ML 模型中预测 ABN 3 钙钛矿的带隙。已经进行了 DFT 研究以估计两种新型氮化物钙钛矿 CeBN 3(B = Mo,W)的电子能带结构、Eg 值和光电特性。本文的结构如下:第2节讨论了计算方法,包括ML方法和第一性原理DFT计算。第3.1节分享了ABN 3钙钛矿数据的清理和预处理。第3.2节讨论了ML模型的训练和验证。第3.3节致力于理解两种新发现的氮化物钙钛矿化合物CeBN 3 (B = Mo, W)的结构性质和稳定性。第3节。图4以CeBN 3 化合物的电子能带结构和带隙计算为框架,采用不同层次的DFT理论进行计算。相应的光电特性已在第3.5节中重点介绍。本研究的总体结论已在第4节中讨论。