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    南昌大学高分子及能源化学研究院院长陈义旺教授:《钙钛矿太阳电池》

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    2022

      钙钛矿光电子器件是以钙钛矿型光敏材料的结晶动力学与光电性质研究为基础,以光电器件的加工制备和应用探索为目的的新兴研究领域。

      得益于近年来研究人员对钙钛矿光电子器件的积极研究,钙钛矿太阳电池的能量转换效率得到了很大的提升,实验室小面积器件能量转换效率已由最初的3.8%增长至目前认证的25.5%,这一卓越性能使其有望成为替代目前广泛使用的硅基太阳电池的光伏器件之一。与传统硅基太阳电池相比,钙钛矿太阳电池低廉的成本和简便的制造工艺具有很大优势。同时,钙钛矿太阳电池具有质轻、可兼容柔性应用等特点,因此未来在移动电源设备及柔性可穿戴设备等方面有着广阔的应用前景。

      越来越多的科学家及企业家陆续加入到钙钛矿太阳电池的研究队伍中来,钙钛矿太阳电池及模组加工技术也日益成熟,这都离不开跨学科、跨领域的思想碰撞。作为新型太阳电池里的佼佼者,钙钛矿光伏技术的发展对于可再生能源的阶段性探索有着重要意义。然而,钙钛矿太阳电池的稳定性与铅毒性等问题是制约其快速走向工业化生产的瓶颈与挑战,也是当今需要重点解决的科学问题之一。

      近年来,《钙钛矿太阳电池》编著者在高效稳定钙钛矿太阳电池器件结构设计、高效柔性钙钛矿光电器件及无铅钙钛矿太阳电池器件的结构设计等方面开展了大量的研究工作,取得了有重要影响的研究成果(下图)。

    南昌大学高分子及能源化学研究院院长陈义旺教授:《钙钛矿太阳电池》

    南昌大学高分子及能源化学研究院院长陈义旺教授:《钙钛矿太阳电池》

      本书结合编著者的研究专长、研究成果以及研究经验心得,系统地整理并总结了钙钛矿太阳电池中的基础知识、科学理论、研究进展、问题与挑战,以期能够为科研人员及学生提供该领域从理论到应用的知识,启迪学者与学子的思维,推动该领域进一步发展。

    南昌大学高分子及能源化学研究院院长陈义旺教授:《钙钛矿太阳电池》

      《钙钛矿太阳电池》主要由七章构成。第一章简要介绍钙钛矿材料及钙钛矿太阳电池的工作原理;第二章主要介绍界面层材料;第三章介绍全无机和无铅钙钛矿太阳电池;第四章介绍钙钛矿薄膜及其不同的制备方法;第五章介绍基于钙钛矿太阳电池的叠层太阳电池串联设计与工作原理;第六章主要介绍钙钛矿太阳电池的大面积薄膜制备技术与策略;第七章主要是结合封装工艺的研究现状,简要论述钙钛矿太阳电池及组件封装的发展趋势。

      作者简介陈义旺,江西师范大学副校长,南昌大学高分子及能源化学研究院院长,教授(二级)、博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者,入选国家“万人计划”科技创新领军人才、国家百千万人才工程、江西省突出贡献人才,享受国务院特殊津贴。主要工作为基于高分子纳米复合材料界面的科学问题,围绕能源材料器件结构优化与印刷制备应用,实现印刷制造柔性太阳电池能量转换与超级电容器/锌-空燃料电池存储器件集成,在新型柔性有机和钙钛矿太阳电池印刷制备和水系宽电压超级电容器领域取得了一些进展。承担和完成国家自然科学基金重点项目/杰出青年科学基金项目/中德国际合作项目/面上项目11项,以及“973”计划前期研究专项等项目。以第一作者或通讯作者身份在Nat Commun、J Am Chem Soc、 Angew Chem Int Ed、Adv Mater、Adv Funct Mater等国际期刊发表学术论文400余篇,获授权发明专利30项,撰写中英文专著2部,教材2部。获中国高校自然科学奖二等奖2项,江西省自然科学奖二等奖3项、江西省技术发明奖三等奖1项以及江西省教学成果奖二等奖3项,获第六届中国侨界贡献奖、全国宝钢优秀教师奖。

      《钙钛矿太阳电池》

      陈义旺,胡婷,谈利承 编著

      ISBN 978-7-03-065376-5

      北京:科学出版社,2020.7

      (光电子科学与技术前沿丛书)

      “十三五”国家重点出版物出版规划项目

      国家出版基金项目

      责任编辑:张淑晓 高微

      内容简介本书总结概括国内外钙钛矿太阳电池最新的研究进展,对钙钛矿太阳电池中各层的材料及印刷封装工艺进行全面系统的介绍,内容主要包括钙钛矿太阳电池的原理、界面层材料、全无机和无铅钙钛矿太阳电池、钙钛矿材料及其不同的制备方法、串联钙钛矿太阳电池、柔性钙钛矿太阳电池的印刷工艺以及钙钛矿太阳电池的封装工艺。本书不仅适用于钙钛矿方向的研究人员,也可供从事柔性大面积电池的工业生产的技术人员参考。

      本书目录

      目录丛书序 i前言 iii第1章 有机-无机杂化钙钛矿材料 0011.1 太阳电池的研究背景与发展历程 0011.2 钙钛矿太阳电池的发展 0021.3 钙钛矿光伏材料 0051.3.1 钙钛矿的晶体结构 0051.3.2 钙钛矿材料的类型 0061.4 有机-无机杂化钙钛矿材料的性质 0171.4.1 吸收 0171.4.2 载流子扩散长度 0181.4.3 载流子迁移率 0181.4.4 铁电性能 0191.5 钙钛矿太阳电池的工作原理 0201.5.1 激子的产生及分离 0201.5.2 自由载流子的传输 0201.5.3 载流子的收集及电流的产生 0211.5.4 载流子复合过程 0211.6 小结 022参考文献 022第2章 钙钛矿太阳电池的电荷传输材料 0302.1 空穴传输材料 0302.1.1 有机空穴传输材料 0302.1.2 无机空穴传输材料 0362.2 电子传输材料 0442.2.1 金属氧化物电子传输材料 0442.2.2 有机电子传输材料 0692.3 小结 070参考文献 070第3章 全无机和无铅钙钛矿太阳电池 0843.1 全无机钙钛矿太阳电池 0843.1.1 全无机铯铅卤化物CsPbI 30843.1.2 CsPbBr3 0863.1.3 CsPbI3-xBrx 0863.1.4 CsPbxSn1-xI3-xBrx 0873.2 无铅钙钛矿太阳电池 0883.3 小结 089参考文献 090第4章 钙钛矿的成膜方法和形貌控制 0944.1 钙钛矿的制备方法 0944.1.1 一步法 0944.1.2 两步法 0964.1.3 气相沉积方法 0984.1.4 蒸气辅助溶液法 0984.1.5 其他方法 0984.2 钙钛矿薄膜的晶界调控 0984.2.1 添加剂法 0994.2.2 反溶剂界面工程 1044.3 钙钛矿太阳电池结构 1054.3.1 介孔结构 1054.3.2 无空穴传输层介孔结构 1074.3.3 n-i-p结构 1074.3.4 p-i-n结构 1084.4 钙钛矿太阳电池的稳定性 1094.4.1 钙钛矿材料对钙钛矿太阳电池稳定性的影响 1114.4.2 空穴传输材料对钙钛矿太阳电池稳定性的影响 1164.4.3 电子传输材料对钙钛矿太阳电池稳定性的影响 1184.4.4 电极材料对钙钛矿太阳电池稳定性的影响 1214.5 小结 122参考文献 123第5章 串联钙钛矿太阳电池 1405.1 引言 1405.2 串联太阳电池的设计与分类 1445.2.1 机械堆叠4T串联太阳电池 1445.2.2 单片2T串联太阳电池 1455.2.3 光学分裂串联太阳电池 1465.3 串联钙钛矿太阳电池研究进展 1465.3.1 钙钛矿/DSSCs 1465.3.2 钙钛矿/钙钛矿串联太阳电池 1495.3.3 钙钛矿/单晶硅串联太阳电池 1535.3.4 钙钛矿/CIGS串联太阳电池 1625.3.5 通过光谱分离器的串联钙钛矿太阳电池 1665.3.6 钙钛矿/聚合物单片串联太阳电池 1685.3.7 硫铜锡锌-钙钛矿串联太阳电池 1695.4 串联钙钛矿太阳电池的功率损耗 1715.4.1 反射损耗 1715.4.2 寄生吸收损耗 1715.4.3 薄层电阻造成的功率损耗 1725.4.4 电流不匹配造成的功率损耗 1735.5 小结 173参考文献 176第6章 印刷柔性钙钛矿太阳电池 1846.1 印刷工艺 1856.1.1 喷墨打印 1866.1.2 喷涂法 1886.1.3 狭缝涂布 1886.1.4 刮涂法 1896.1.5 其他印刷工艺 1896.2 印刷工艺在钙钛矿太阳电池中的应用 1896.2.1 喷墨打印 1896.2.2 喷涂 1906.2.3 狭缝涂布 1926.2.4 刮涂法 1946.2.5 其他印刷工艺 1956.3 小结 196参考文献 196第7章 钙钛矿太阳电池的封装 2027.1 阻水层 2027.2 封装 2047.3 小结206参考文献 206结语 211索引 212

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