钙钛矿太阳能电池的质子和电子辐照效应研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvguanghuang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着社会的进步和科技的发展,对于电能的需求愈来愈大,同时迫切需要特殊工作环境(比如太空)下的电能。太阳能电池是利用太阳光发电的半导体器件,是一种高效清洁的环保能源,在各个领域中都有着广泛的应用。在航天器的电源中,80%以上的卫星都利用了太阳能电池组件。但是在空间中分布着大量不同来源、不同类型和不同能量的带电粒子,这些带电粒子会和太阳能电池器件发生碰撞,将能量传递给材料内部,造成材料的物化性质发生改变,这就是粒子的辐照效应。而这种效应会对太阳能电池造成不可逆的损伤,导致太阳能电池无法正常工作甚至烧毁。因此,研究各类太阳能的粒子辐照损伤是具有重要意义的课题。近年来,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%上升至25.5%,具有优异的光电性能,并且逐渐走向实用,将有可能应用于太空航天器电源,但其抗辐照的物理机理仍不完善。本论文主要研究电子和质子对钙钛矿太阳能电池辐照效应,主要创新点在于:利用粒子地面模拟设备、伏安特性曲线测试(I-V)和蒙特卡洛软件模拟等手段,研究了1 Me V质子、0.1 Me V和1 Me V电子的辐照效应,初步分析了钙钛矿太阳能电池衰减机理,提出了选择合适的抗辐照玻璃和电极来提高钙钛矿太阳能电池的抗辐照性能。本文的研究内容包括:1.进行了不同注量的1 MeV质子对有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的辐照实验,通过伏安特性曲线测试表征了辐照前后电池样品的光电性能,采用了Stopping and Range of Ions in Matter(SRIM)软件来模拟1 Me V质子垂直入射至多种复合结构的过程(有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、未渗入钙钛矿的三重介观层、有机/无机杂化钙钛矿材料、不同电极和电子传输层的有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池)。结果发现:1 Me V质子辐照后有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别变化至(106±8)%、(165±30)%、(87±8)%、(118±34)%,并且在各个方面表现均优于铜铟镓硒太阳能电池,说明钙钛矿太阳能电池具有一定的抗辐照能力,并且钙钛矿材料在其中起了主要作用,不同电极材料对有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的抗辐照性能影响较大,但不同的电子传输层的材料则影响较小。2.进行了不同注量的0.1 MeV和1 MeV电子对混合阳离子型钙钛矿太阳能电池的辐照实验,采用了多种测试(即伏安特性曲线、光致发光光谱、紫外可见吸收光谱和量子效率光谱)来表征辐照前后电池样品的光电性能,通过Casino软件模拟了0.1 Me V和1 Me V电子垂直入射至混合阳离子型钙钛矿太阳能电池的过程。结果发现,实验器件的光电性能会随着电子注量和能量的增加而衰减得更为严重,并且1 Me V电子辐照后太阳能电池在短波长处吸收光的能力增加,光致发光光谱峰值略微降低,短波长处其量子效率大幅降低。电子辐照引起了混合阳离子型钙钛矿太阳能电池的光电性能下降,主要原因是其玻璃基底变黑导致短波长的光无法到达光敏层,以及Au产生大量复合中心使得载流子的寿命变短。
其他文献
学位
学位
学位
学位
学位
纺织业是我国的支柱产业之一,作为纱线生产流水线中重要的辅助性设备,全自动理管机能够高效地整理目标纱管,提高纱线的生产效率,降低企业人力成本,对提升纺织行业的自动化程度具有重要意义。本文围绕残纱检测算法、带纱纱管的剔除、纱管规整、人机交互界面及纱管下料控制等关键技术展开理论和试验研究,研制一种高可靠性全自动理管机。论文的主要工作和创新性成果如下:为提高带纱纱管检测的准确率,提出一种基于随机霍夫变换与
学位
头戴式增强现实(Head Mounted Display-Augmented Reality,HMD AR)是目前信息显示技术领域的热点。在实现HMD AR的各种技术方法中,光波导技术由于其轻薄的体积和较大的出瞳面积成为HMD AR的主流技术方案。波导耦合是光波导显示系统中最关键的技术,直接决定了波导显示系统的成像效果。本课题组利用偏振光取向技术与液晶自组装特性研发了一种新型耦合光学元件——偏振体
学位
公共街区是指以承载商业、办公、文化等公共活动为主要职能的街区,是城市公共空间的重要组成部分。随着经济的发展和城市化进程的加快,市民对公共活动的需求增加,越来越多的公共建筑与设施开始以街区的形式集中建设,国内公共街区的数量和在城市空间中的比重显著提升。与此同时,公共街区的结构与空间布局产生了很大变化,城市的公共界面从以道路为中心转化为向街区内部延伸,公共街区布局模式的转变促使我们探索集约地协调街区要