有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料具有載流子擴(kuò)散長度長、電子/空穴遷移率高、光吸收系數(shù)大和制備工藝簡單等特點(diǎn),鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率記錄被不斷刷新。在追求高光電轉(zhuǎn)換效率的同時(shí),鈣鈦礦太陽電池的穩(wěn)定性成為當(dāng)前面臨的突出問題。本論文圍繞鈣鈦礦電池器件的性能提升及其穩(wěn)定性,開展了鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鈣鈦礦材料的修飾及改性研究,并探索了電池器件性能衰減的機(jī)制,主要研究工作如下:（1）新型二氧化鈦（TiO2）嵌入式鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。結(jié)合鈣鈦礦太陽電池的介孔結(jié)構(gòu)和平板結(jié)構(gòu)的各自優(yōu)勢,設(shè)計(jì)出了一種新型的TiO2嵌入式鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)。采用TiO2納米顆粒嵌入到鈣鈦礦薄膜中,一方面,提高了薄膜中載流子抽取能力;另一方面,可促進(jìn)鈣鈦礦晶粒長大,形成致密的鈣鈦礦光吸收層。這種結(jié)構(gòu)的器件中光生載流子可以被高效地分離和抽取,減少載流子的復(fù)合損失。該新型嵌入式結(jié)構(gòu)對(duì)比無TiO2納米顆粒嵌入的鈣鈦礦太陽電池,光電轉(zhuǎn)換效率從16.6%提高到了 19.2%。同時(shí),這種TiO2嵌入式鈣鈦礦薄膜和器件展現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性,在空氣中經(jīng)過28天老化,電池器件的效率與初始效率相比平均保持在80%以上。TiO2嵌入式結(jié)構(gòu)鈣鈦... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１鈣鈦礦材料和器件結(jié)構(gòu)示意圖

最后到達(dá)電池上電極。無論鈣鈦礦太陽電池屬于哪種器件結(jié)構(gòu)，其最主要部分都??是鈣鈦礦光吸收層。目前研宄最廣泛深入的鈣鈦礦材料為甲胺鉛碘基鈣鈦礦??（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３，?ＭＡＰｂＩ３），其結(jié)構(gòu)如圖１－ｌｂ所示。如圖中所示，有機(jī)陽離子??ＣＨ３ＮＨ３＋?（ＭＡ＋）與Ｐｂ２＋和ｒ共同組成了?ＭＡＰｂＩ３立方晶體結(jié)構(gòu)。值得強(qiáng)調(diào)的是，??ＭＡＰｂＩ３材料是直接帶隙半導(dǎo)體，其帶隙約為１．５５？１．６ｅＶ［３４，３５】。ＭＡＰｂＩ３鈣鈦礦可??以通過簡單溶液法快速可控地在玻璃或者其他柔性襯底上沉積，所制備出的薄膜??無需高溫退火（＜１５０°Ｃ）即可獲得良好的結(jié)晶質(zhì)量，且具有優(yōu)良的光吸收特性??［３６＿３９］。通過模擬計(jì)算，若將ｆＯＯｎｍ厚的ＭＡＰｂＩ３鈣鈦礦薄膜組裝成鈣鈦礦太陽??電池，其光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)３１％，短路電流（Ｊｓｃｒ）可達(dá)２６?ｍＡ?ｃｉｔＴ２，開路電壓??達(dá)到（Ｆ０Ｃ）?１．３Ｖ［４Ｇ，４１：！。這也說明了具有獨(dú)特優(yōu)良光電特性的鈣鈦礦材料，十分??容易制備

解為ＣＨ３ＮＨ３ｌ，Ｐｂｌ２和Ｈ２〇［１３７］，如公式（１－３）所示。通過上述過程，空氣中的??水分子逐步侵蝕鈣鈦礦薄膜，造成鈣鈦礦薄膜和器件在潮濕空氣中的衰減，（如??圖１－５所示）制約了鈣鈦礦在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用。??７??


本文編號(hào)：2908335