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钙钛矿的结构和发电原理钙钛矿太阳能电池和晶硅电池相似,钙钛矿太阳能电池也是有不同的“层”堆叠在一起,每层有其特殊的功能和作用。 图中的电池原型 包括一个n型致密层、一个中孔氧化物层、一个光捕获钙钛矿层、一个空穴传输层和两个电极。PSC的通用结构和不同的层按指示逐步沉积。 ①:FTO/ITO涂层玻璃用作钙钛矿器件光阳极的基板,柔性基底通常为ITO/PEN。 ②:上层有一层致密的半导体材料,主要是TiO₂,用作空穴阻挡层或致密层,通常通过超声波喷涂沉积在FTO基板的顶部。它可以防止上面的电子选择层提取的空穴与FTO/ITO玻璃接触并抑制复合损失。 ③:ETL层,它促进电子从光激发的钙钛矿层扩散到FTO/ITO玻璃中,从而扩散到外部电路。 ④:钙钛矿层可作为敏化剂或吸收剂或电子或空穴传输器,尽管其主要功能是敏化剂,但喷涂在电子传输层上。 ⑤:与钙钛矿层紧挨着的是空穴传输层,它允许激发的钙钛矿中的空穴向金属阴极移动以进行提取。石墨烯结构让空穴传输效率更高。 ⑥:金属接触层,通常通过热蒸发沉积在太阳能电池的顶部,用作对电极,也称为背接触。 而对于实践应用的钙钛矿组件,还需要将上述钙钛矿太阳能电池做进一步的封装。和晶硅组件相似,需要用到封装胶膜和盖板玻璃。 钙钵矿太阳能电池的一般工作原理: 钙钛矿层吸收阳光,光子中的能量用于激发电子。这种吸收表现为电子从钙铁矿敏化剂的价带边缘(或最高占据分子轨道,HOMO)激发到其导带边缘(或最低未占分子轨道LUMO),使钙矿处于氧化状态,即被从相邻空穴传输层的HOMO移动的电子中和。 3、超声波喷涂沉积涂层优势: 1、超声喷涂技术操作简便,制备过程快速,并且可以适应不同尺寸和形状的基材。相比其他涂覆技术,超声喷涂可以实现大面积的均匀涂覆,提高生产效率和工艺稳定性。 2、通过控制超声波喷涂工艺参数,可以实现薄膜沉积的厚度。这一点非常重要,因为涂层的厚度直接影响太阳能电池的充放电性能。 3、超声波喷涂技术不需要昂贵的设备和复杂的工艺,且玻璃材料利用率高。这样可以降低生产成本,提高钙钛矿的竞争力。 |