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氧化錫與鈣鈦礦太陽能電池
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氧化錫與鈣鈦礦太陽能電池

作者: 方國家,柯維俊
出版社: 科學出版社
出版日期: 2021-12-01
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內容簡介

本書是依據作者課題組多年來在二氧化錫材料的合成、性能研究與太陽能電池應用等方面的成果撰寫而成的一本專著。本書系統地介紹了二氧化錫電子導體的製備方法、性能調控,以及在光伏電池特別是鈣鈦礦太陽能電池領域應用等內容。第1章緒論簡要介紹二氧化錫的特性、太陽能電池發展狀況;第2章介紹二氧化錫的溶液法製備及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用;第3章介紹二氧化錫的真空法製備及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用;第4~8章重點介紹二氧化錫材料的摻雜調控及鈣鈦礦太陽能電池的優化;第9章介紹二氧化錫在新型太陽能電池中的應用;最後總結了二氧化錫從材料製備、性能調控到在太陽能電池應用中的優缺點,展望了二氧化錫在太陽能電池領域的發展前景與未來的發展方向。該成果總結成一本著作,可供不同領域的研究學者學習和參考,有利於推動學科的交叉發展。本書可供物理、化學、材料、微電子與光電子專業的高年級本科生、研究生,以及從事材料和光電領域研究與開發的科技與工程技術人員參考。


作者介紹

方國家
 
武漢大學物理科學與技術學院教授、博士生導師。湖北省優秀博士論文和國務院政府津貼獲得者。2014年獲湖北省自然科學一等獎(排名第二)。1984年07月畢業於湖北師範大學物理系獲學士學位。1986.09~1988.0l在上海科技大學(現上海大學)物理系學習固體物理專業研究生課程。1996年畢業于華中科技大學物理系獲碩士學位。2000年畢業于華中科技大學雷射技術國家重點實驗室獲電子科學與技術博士學位。2001.05~2003.07年在清華大學集成光電子國家重點實驗室做博士後。

分別於1996.03~1997.03,2003.12~2004.12在英國帝國理工學院電子工程系訪問工作。2003年07月至今在武漢大學工作。承擔了國家863計畫、國家自然科學基金重點專案、湖北省技術創新專項重大項目等30余項科研課題。授權發明專利三十余項。研究領域是薄膜太陽能電池、電致發光材料與器件和光電探測器。在Nature Photonics,Nature Communications,Nature Energy,Journal of the American Chemical Society,Advanced Materials等國際重要刊物發表SCI論文300餘篇。


目錄

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 二氧化錫的特性與應用
1.3 太陽能電池的現狀與發展
1.3.1 太陽能電池的基本原理
1.3.2 太陽能電池的關鍵參數
1.3.3 太陽能電池的分類
1.4 新型太陽能電池的電子導體
1.4.1 金屬氧化物材料
1.4.2 有機分子材料
參考文獻

第2章 二氧化錫的製備方法及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用——溶液法
2.1 引言
2.2 二氧化錫納米晶
2.2.1 二氧化錫納米晶薄膜的製備
2.2.2 二氧化錫納米晶薄膜的性質
2.2.3 二氧化錫納米晶薄膜應用在平面鈣鈦礦太陽能電池
2.3 二氧化錫量子點
2.3.1 二氧化錫量子點水溶液和薄膜的製備
2.3.2 二氧化錫量子點薄膜的性質
2.3.3 二氧化錫量子點薄膜在平面鈣鈦礦太陽能電池中的應用
2.4 二氧化錫納米片
2.4.1 二氧化錫納米片陣列的製備及其反應機理
2.4.2 二氧化錫納米片的性質及鈣鈦礦太陽能電池的製備與優化
2.4.3 二氧化錫納米片對鈣鈦礦太陽能電池穩定性影響的探究
2.5 本章小結
參考文獻

第3章 二氧化錫的製備方法及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用——真空法
3.1 引言
3.2 電子束蒸發二氧化錫
3.2.1 實驗材料與方法
3.2.2 基於電子束蒸發製備SnO2薄膜的基本性質
3.2.3 氧氣沉積環境對電子束蒸發製備SnO2薄膜的影響
3.2.4 電子束蒸發製備SnO2薄膜厚度對器件的影響
3.2.5 基於電子束蒸發SnO2鈣鈦礦太陽能電池的穩定性表現
3.3 脈衝鐳射沉積二氧化錫
3.3.1 實驗材料與方法
3.3.2 基於PLD-SnO2電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池
3.3.3 基於PLD-SnO2鈣鈦礦-PCBM混合異質結太陽能電池
3.3.4 柔性太陽能電池
3.4 磁控濺射沉積二氧化錫
3.4.1 實驗方法
3.4.2 射頻磁控濺射SnO2薄膜在鈣鈦礦太陽能電池中的作用
3.4.3 射頻磁控濺射條件對材料及器件性能的影響
3.5 原子層沉積二氧化錫
3.5.1 原子層沉積二氧化錫用於正置結構鈣鈦礦太陽能電池
3.5.2 原子層沉積二氧化錫用於倒置結構鈣鈦礦太陽能電池
參考文獻

第4章 摻雜二氧化錫的特性及其對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響
4.1 引言
4.2 鎂摻雜的二氧化錫
4.2.1 鎂摻雜的二氧化錫平面結構
4.2.2 鎂摻雜的高溫SnO2多孔結構鈣鈦礦電池
4.2.3 高溫過程平面及介觀SnO2電池的光伏性能
4.3 釔摻雜的低溫二氧化錫
4.3.1 簡介
4.3.2 基於Y摻雜SnO2(Y-SnO2)電子傳輸層的鈣鈦礦電池製備
4.3.3 水熱法生長SnO2納米片薄膜的性質研究
參考文獻

第5章 二氧化錫的介面修飾及對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響
5.1 引言
5.2 富勒烯衍生物表面修飾
5.3 矽烷自組裝介面修飾及鈣鈦礦電池的光伏性能研究
5.4 氧化鎂底層修飾
參考文獻

第6章 添加劑處理二氧化錫對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響
6.1 引言
6.2 水與醇處理
6.2.1 簡介
6.2.2 實驗材料
6.2.3 SnO2量子點膠體前驅體的合成方法
6.2.4 SnO2電子傳輸層的製備
6.2.5 鈣鈦礦前驅體溶液和薄膜的製備
6.2.6 空穴傳輸層和Au電極製備
6.2.7 薄膜和器件表徵
6.2.8 結果與討論
6.3 雙氧水處理
6.3.1 簡介
6.3.2 材料
6.3.3 SnO2及H2O2-SnO2納米粒子薄膜的製備
6.3.4 器件製備
6.3.5 性能表徵與分析
6.4 氯化氨處理
6.4.1 引言
6.4.2 實驗材料與方法
6.4.3 氯鈍化SnO2作為電子傳輸層製備鈣鈦礦太陽能電池
參考文獻

第7章 基於二氧化錫的高效鈣鈦礦太陽能電池優化
7.1 引言
7.2 鈣鈦礦晶粒生長與晶界鈍化
7.2.1 簡介
7.2.2 基於SnO2/富勒烯電子傳輸層和Pb(SCN)2添加劑的鈣鈦礦電池的製備
7.2.3 器件表徵
7.2.4 結果與討論
7.2.5 小結
7.3 有機陽離子摻雜鈣鈦礦
7.3.1 簡介
7.3.2 實驗部分
7.3.3 實驗結果與討論
7.3.4 小結
7.4 穩定劑輔助生長甲脒鉛碘鈣鈦礦
7.4.1 簡介
7.4.2 實驗結果與分析
7.4.3 小結
7.5 兩步法鈣鈦礦結晶和相穩定機制
7.5.1 簡介
7.5.2 實驗結果與分析
7.5.3 小結
7.6 減反層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用
7.6.1 簡介
7.6.2 實驗結果與分析
7.6.3 小結
參考文獻

第8章 基於二氧化錫的高效鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層優化
8.1 引言
8.2 酞菁類系列傳輸層
8.2.1 基於酞菁銅空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的研究
8.2.2 基於酞菁鈀空穴傳輸層的鈣鈦礦電池的研究
8.2.3 小結
8.3 新型哢唑類空穴傳輸層
8.4 金屬硫化物介面修飾
8.4.1 高遷移率p型硫化鉛緩衝層在平面鈣鈦礦電池中的應用研究
8.4.2 熱蒸發法製備的無機空穴傳輸材料硫