钙钛矿太阳电池

“钙钛矿”最初以钛酸钙（CaTiO3）矿石的发现和研究得名。近两百年来，组成为ABX3的一大类钙钛矿结构类型的材料不断在多个领域大放异彩，涉及压电、铁电、传感器、催化、发光、光电探测、高能射线探测成像、太阳电池等诸多领域，成为工程、材料、化学、物理等领域的明星。
钙钛矿在太阳电池领域的应用报道始于2009年，当时光电转换效率仅为3.8%。短短十几年间，效率已经提升到25.8%，超过了所有的薄膜电池，成为产学研用商各界普遍关注的热点材料。
《钙钛矿太阳电池》系统介绍了各类钙钛矿材料和高效太阳电池设计基础知识，进一步涵盖了钙钛矿太阳电池结构、钙钛矿薄膜制备技术、各类功能层材料、大面积制备方法、钙钛矿基叠层电池、柔性钙钛矿电池、面向物联网和室内光伏应用的钙钛矿电池、新型绿色无铅钙钛矿材料及其应用，以及很好表征技术和研究方法。

前言
第1章 光伏之星———钙钛矿材料 1
1.1 钙钛矿光伏的发展 1
1.2 钙钛矿材料的特性 2
1.2.1 钙钛矿材料———吸光能力强 3
1.2.2 钙钛矿材料———传输性能好 3
1.2.3 钙钛矿材料———带隙可调节 4
1.2.4 钙钛矿材料———缺陷态密度低 5
1.2.5 钙钛矿材料———激子结合能低 5
1.2.6 钙钛矿材料———可溶解性 6
1.2.7 钙钛矿材料稳定性 9
1.3 钙钛矿材料的结构 10
1.3.1 晶体结构基本知识 10
1.3.2 钙钛矿材料的结构 11
1.3.3 二维钙钛矿结构 18
1.3.4 B位阳离子与X位阴离子 21
1.4 钙钛矿材料的缺陷 21
1.4.1 钙钛矿缺陷的产生及后果 21
1.4.2 钙钛矿缺陷的类型 22
1.4.3 钙钛矿缺陷钝化 23
1.5 钙钛矿太阳电池 23
1.5.1 钙钛矿电池器件结构 23
1.5.2 器件结构组成材料 25
1.5.3 钙钛矿电池工作原理 26
1.5.4 钙钛矿电池性能指标 27
1.5.5 钙钛矿电池发展展望 28
参考文献 29
第2章 半导体物理基础 38
2.1 固体能带论基础 39
2.2 载流子的准经典运动 43
2.2.1 布洛赫电子的有效质量和运动速度 43
2.2.2 能带填充与材料导电特性 44
2.3 平衡载流子统计分布 48
2.3.1 载流子浓度计算 48
2.3.2 本征半导体 50
2.3.3 非本征半导体 50
2.4 半导体中载流子的输运 51
2.4.1 载流子的漂移运动 51
2.4.2 载流子的扩散运动 52
2.5 非平衡过剩载流子 52
2.5.1 非平衡载流子的产生与复合 52
2.5.2 准费米能级 55
2.6 连续性方程 57
参考文献 58
第3章 半导体材料的接触及能带结构 59
3.1 材料的功函数 59
3.2 同质pn结能带结构及其特性 61
3.2.1 pn结能带结构 61
3.2.2 pn结内电场强度 64
3.2.3 空间电荷区宽度和结电容 67
3.3 金属半导体接触肖特基势垒 70
参考文献 72
第4章 柔性钙钛矿太阳电池发展及其应用 73
4.1 柔性钙钛矿太阳电池效率发展历程 73
4.2 柔性衬底 75
4.2.1 超薄玻璃 76
4.2.2 高分子衬底 77
4.2.3 金属衬底 81
4.2.4 其他衬底 84
4.3 柔性透明电极 86
4.3.1 金属氧化物 87
4.3.2 碳基材料 89
4.3.3 导电聚合物 91
4.3.4 银纳米线 92
4.4 柔性钙钛矿太阳电池稳定性 93
4.4.1 环境稳定性 93
4.4.2 机械稳定性 95
4.5 柔性钙钛矿太阳电池封装 96
4.5.1 封装因素 97
4.5.2 封装材料及技术 97
4.6 柔性钙钛矿太阳电池的应用 98
4.6.1 穿戴设备 98
4.6.2 太阳能微型无人机 100
4.6.3 光伏建筑一体化 101
4.7 柔性钙钛矿太阳电池挑战与展望 102
参考文献 103
第5章 钙钛矿太阳电池中的电荷传输层 108
5.1 概述 108
5.2 电荷传输层与界面 111
5.2.1 空穴传输层 111
5.2.2 空穴传输层-钙钛矿界面 119
5.2.3 电子传输层 119
5.2.4 电子传输层-钙钛矿界面 122
5.3 界面缺陷抑制 125
5.4 界面保护层 128
5.5 无电荷传输层器件 129
5.6 展望 130
参考文献 130
第6章 印刷制备钙钛矿太阳电池研究进展 143
6.1 丝网印刷钙钛矿太阳电池 143
6.2 刮涂法制备太阳电池 145
6.3 狭缝涂布 148
6.4 喷涂法 150
6.5 喷墨打印和转移打印 151
6.6 展望 153
参考文献 153
第7章 钙钛矿太阳电池的干法制备技术 156
7.1 真空蒸镀应用介绍 156
7.2 器件电荷传输层材料的选择和制备 157
7.3 热蒸发制备钙钛矿太阳电池 162
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