项目名称: 杂化钙钛矿太阳电池中的光电转换过程研究

项目编号: No.11474286

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 王命泰

作者单位: 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额: 95万元

中文摘要: 以有机-无机杂化钙钛矿作为光吸收材料的钙钛矿太阳电池是一种有很大应用潜力的新型光伏器件,但电池的工作原理和光伏机理尚不太清楚。理解光电转换过程中载流子产生和传输动力学行为,揭示电池性能的关键影响因素和物理机制,是获得具有优化材料体系和结构的高效钙钛矿太阳电池过程中需要解决的关键科学问题。本项目中,将制备含有不同烷基链和金属离子的杂化钙钛矿材料;针对钙钛矿材料性能的特点,建立载流子输运理论模型,以综合性地描述光电转换过程的动力学行为;提出间接动态研究钙钛矿中载流子行为的方法,克服现有设备调制频率的局限性;理论和实验相结合,理解材料组成和结构相关的载流子输运动力学特点,揭示影响光电转换过程的关键因素和物理机制,为钙钛矿电池的优化提供科学依据。本项目的实施可促进钙钛矿太阳电池的研究和发展。

中文关键词: 太阳电池;杂化钙钛矿;纳米结构;薄膜;电荷输运动力学

英文摘要: Perovskite solar cells that use organic-inorganic hybrid perovskite as light absorber are novel and potential photovoltaic devices, but the working principles and photovoltaic mechanism in them are poorly understood. Understanding the charge carrier generation and transportation dynamics in photovoltaic process and getting insight into the key factors affecting the device performance and the underlying physical mechanisms are the key issues in access to the efficient perovskite solar cells with optimized materials and structures. In this project, the hybrid perovskites with different alkyl groups and metal ions are prepared; the theoretical model of carrier transportation is developed for comprehensively description of the dynamics involved in photon-to-current process in the solar cells, according to the physical characteristics of perovskites; an indirect dynamic strategy is proposed for studying the behaviors of the charge carriers in bulk hybrid perovskites and overcome the modulation frequency limitation in the present experimental apparatus; combinational studies with the theoretical and experimental data, the carrier transportation characteristics correlated with the composition and structure of perovskites are understood, and the key factors governing the photon-to-current process and the related physical principles are revealed, providing the scientific bases for device optimization. Implementation of this project can promote the study and development of perovskite solar cells.

英文关键词: solar cell;hybrid perovskite;nanostructure;thin film;charge transport dynamics

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