1。6。3 光学性能表征

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太阳能电池结构一般为层状，可以看做是一个大面积的 PN 结，其中电池正面与背底分 别沉积一层 p 型半导体和 n 型半导体。当有阳光照射在太阳能电池上时，如果光子的能量超 过了半导体中的禁带宽度 Eg，价电子吸收能量挣脱束缚，进入空带中成为自由电子，同时在 原价键中形成了空穴。而在价电子共有化运动中由于相邻价电子的补充，空穴不断移动。从 宏观上来看，电子从 P 区移动到 N 区，空穴从 N 区移动到 P 区，那么在 PN 结的两端就形成 了电势差，完成了光生伏特的过程。需要注意的是，如果光子能量大于 Eg，则多余的能量以 热量等形式逸出，可能会削弱电池的热稳定性。

开路电压 Voc：在光照 100mA·cm-2 和 AM1。5G 的条件下，电池两端无负载时，太阳能 电池的输出功率。Voc 是内建电场即 PN 结扫集电流能力的直观表现。

短路电流 Isc/短路电流密度 Jsc：当电源短路时的电流。短路电流随光照的强度变化而变 化，而单位面积的短路电流就是短路电流密度 Jsc。

  

它们的主要关系是： I IL ID IL - ISe



qV 

kT  1



在进行理想电路计算时，Isc=IL，

所以 V kT ln( IL I 1)

Voc

kT ln( IL 1)

q IS ；

q IS

其中，IL——光生电流，ID——暗电流，IS——反响饱和电流。

峰值电压 Vm/峰值电流 Im：即最大输出电压和最大输出电流，分别是当电池输出最大 功率时的电压和电流。

峰值功率 Pm：电池在正常工作条件下的最大输出功率，很依赖外界环境。Pm=Vm·Im 填充因子 FF：主要反映了电池的质量，代表了电池的负载处于最佳状态时，所能输出的 最大功率。当电池的串联电阻越小（短路电流越大），并联电阻越大时（开路电压越大），填

充系数越大。 FF 

Pm 

Isc Voc

ImVm

Isc Voc

1。6。4 光电转化性能

能量转化效率 PCE：在单位时间里外电路中的电子数 Ne 与入射光子数 Np 的比值，代表 了在电池正常工作的条件下，连接最佳负载电阻时的最大能量转化效率。

PCE 1240 Isc

Pm论文网

PCE P max

换算之后，公式成为 S

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紫外可见吸收光谱 UV-Vis：可吸光材料在吸收紫外或者可见光时，会根据不同的吸收程 度形成紫外可见吸收光谱，通过对其的分析，可以推断物质的组成与含量。

1。7 选题目的与研究内容

众所周知，溶液法制备光电器件有着节约成本和利于大规模制造的特点。用溶液法制备 的有机-无机杂化太阳能电池（CH3NH3Pb(I1-xClx)3）有着高的载流子迁移率,而其光学性能也 表现优异，能量转换效率达到了 18%。作为电池的核心组成部分，钙钛矿薄膜也展示出了极 具潜力的超过 70%的光致发光量子效率以及受激发光性，使它们成为低成本高效益的 LED 和 激光器件的有力竞争者。虽然钙钛矿电池的效率在过去几年中取得了长足的进步，但对于这 个高效的光电系统所需质以及机理却知之甚少。与此同时，有机-无机杂化钙钛矿层在空气中 的稳定性不高，以及介孔纳米层上由于制备技术问题存在大量缺陷，限制其进一步扩大电池 面积这两个缺点成为了多次提及的主要问题。