PAGE34鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)與工作原理研究文獻(xiàn)綜述1.1鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)和介觀結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦太陽能電池的兩種最主要的基本結(jié)構(gòu)，如圖1.3所示，鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)一般又由五個部分組成，分別是：導(dǎo)電玻璃（FTO\ITO）、電子傳輸層（常見的有氧化鋅、氧化鈦、氧化錫等）、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極（常見的有銀和金）。ETM指電子傳輸材料，HTM指空穴傳輸材料[2]。圖1.3常見鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖[4]（a）多孔結(jié)構(gòu)NIP型鈣鈦礦太陽能電池；（b）平面結(jié)構(gòu)NIP型鈣鈦礦太陽能電池；（c）多孔結(jié)構(gòu)PIN型鈣鈦礦太陽能電池；(d)平面結(jié)構(gòu)PIN型鈣鈦礦太陽能電池平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)和介孔結(jié)構(gòu)的器件之間的最大區(qū)別其實就是介孔結(jié)構(gòu)在鈣鈦礦層和電子傳輸層之間多加了一個介孔支架結(jié)構(gòu)。這個多出來的支架結(jié)構(gòu)一般用介孔顆粒膜材料構(gòu)成，因為所處在電子傳輸層和鈣鈦礦兩層結(jié)構(gòu)之間，而且TiO2和ZnO的導(dǎo)帶底低于鈣鈦礦層的導(dǎo)帶底，這樣光生電子就可以注入其導(dǎo)帶中，起到一個促進(jìn)電子傳輸?shù)淖饔?，所以通常選擇TiO2和氧化鋅當(dāng)作那層介孔結(jié)構(gòu)。如果選擇其他絕緣材料當(dāng)作介孔結(jié)構(gòu)，它們的導(dǎo)帶底高于鈣鈦礦層的導(dǎo)帶底，光生電子就無法注入。介孔結(jié)構(gòu)對該電池結(jié)構(gòu)的主要作用就是支架作用，即有利于形成致密又均勻的鈣鈦礦薄膜。除此，鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)也分為正置和倒置結(jié)構(gòu)。它們的結(jié)構(gòu)組成是差不多的，但是電子傳輸層和空穴傳輸層的位置是相反的。在這兩種電池中，電子-空穴傳輸理論是相同的，但電子-空穴的傳輸方向是相反的[5]。正置結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池的金屬極（即正極）收集空穴，導(dǎo)電氧化物（陰極）收集電子，倒置結(jié)構(gòu)與之相反。1.2鈣鈦礦太陽能電池的工作原理鈣鈦礦太陽能電池的工作步驟大致可以分為四個步驟。分別可以概括為激子的產(chǎn)生、激子的擴(kuò)散、激子的分離以及電子和空穴的收集[6]。在太陽照射下，價帶上的電子吸收能量激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶上，在價帶上剩下空穴。因為庫侖力作用形成一對對的電子-空穴對（也稱激子）。然后，因為激子結(jié)合能較小，在室溫條件下，就可以使激子分離產(chǎn)生光生載流子，在鈣鈦礦層的不同方向進(jìn)行擴(kuò)散和遷移，擴(kuò)散長度較長，最終因電子傳輸層和鈣鈦礦材料層能級適配（即電子傳輸層的導(dǎo)帶低于鈣鈦礦層的導(dǎo)帶，所以電子可以從鈣鈦礦層注入到電子傳輸層的導(dǎo)帶中）、空穴傳輸層與鈣鈦礦材料層能級適配（即空穴傳輸層價帶高于鈣鈦礦層的價帶，所以空穴可以從鈣鈦礦層注入到空穴傳輸層中），自由電子和空穴從鈣鈦礦層分別傳輸?shù)诫娮觽鬏攲拥膶?dǎo)帶和空穴傳輸層的價帶[7]。接著，電子傳輸層上的電子會繼續(xù)傳輸?shù)紽TO極，被FTO極收集，空穴會繼續(xù)傳輸?shù)浇饘匐姌O上，被金屬電極收集，從而產(chǎn)生了一完整的回路，即光電流產(chǎn)生。1.4器件能級圖參考文獻(xiàn)[1]張鵬.基于氧化鋅的鈣鈦礦電池制備與器件性能研究[D].電子科技大學(xué),2019.[2]韓層.CsPbBr_3量子點(diǎn)配體改性和可調(diào)發(fā)光CsPb_2Br_5納米片的制備及其光電應(yīng)用[D].重慶大學(xué),2018.[3]MartinA.Green,AnitaHo-Baillie,HenryJ.Snaith.Theemergenceofperovskitesolarcells[J].NaturePhotonics,2014,8(7):506-514.[4]ZhangPeng,WuJiang,ZhangTing,WangYafei,LiuDetao,ChenHao,JiLong,LiuChunhua,AhmadWaseem,ChenZhiDavid,LiShibin.PerovskiteSolarCellswithZnOElectron-TransportingMaterials.[J].Advancedmaterials(DeerfieldBeach,Fla.),2018,30(3):1703737.[5]KimHak-Beom,ChoiHyosung,JeongJaeki,KimSeongbeom,WalkerBright,SongSeyeong,KimJinYoung.Mixedsolventsfortheoptimizationofmorphologyinsolution-processed,inverted-typeperovskite/fullerenehybridsolarcells.[J].Nanoscale,2014,6(12).:6679-83.[6]于超華.基于ZnO鈣鈦礦太陽能電池制備與性能的研究[D].景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué),2020.[7]M.A.Green,A.Ho-Baillie,H.J.Snaith.Theemergenceofperovskitesolarcells[J].NaturePhotonics,2014,8(7):506-514.[8]J.Huang,K.X.Wang,J.J.Chang,etal.Improvingtheefficiencyandstabilityofinvertedperovskitesolarcellswithdopamine-copolymerizedPEDOT:PSSasaholeextractionlayer[J].JournalofMaterialsChemistryA,2017,5(26):13817-13822.[9]S.Collavini,I.Kosta,S.F.Volker,etal.Efficientregularperovskitesolarcellsbasedonpristine[70]fullereneaselectron-selectivecontact[J].ChemSusChem,2016,9(11):1263-1270.[10]N.Elumalai,M.Mahmud,D.Wang,etal.Perovskitesolarcells:progressandadvancements[J].Energies,2016,9(11):861.[11]CHENGY,YANGQ,XIAOJ,etal.Decompositionoforganometalhalideperovskitefilmsonzincoxidenanoparticles[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2015,7(36):19986-19993.[12]CAOJ,WUBH,CHENRH,etal.Effcient,hysteresis-free,andstableperovskitesolarcellswithZnOaselectron-transportlayer:effectofsurfacepassivation[J].AdvancedMaterials,2018,30(11):1705596.[13]SONGJ,ZHENGE,LIUL,etal.Magnesium-dopedzincoxideaselectronselectivecontactlayersforefficientperovskitesolarcells[J].ChemSusChem,2016,9(18):2640-2647.[14]孫健,于超華,范學(xué)運(yùn),等.ZnO電子傳輸層在有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用[J].陶瓷學(xué)報,2020,41(05):644-655.[15]KIMJ,KIMG,KIMTK,etal.Efficientplanar-hetero