有機-無機雜化鈣鈦礦薄膜憑借其杰出的光電性能和低廉的制備成本,受到人們的廣泛研究和關(guān)注。作為鈣鈦礦太陽電池器件的核心吸光材料,鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量對器件性能有重要影響。鈣鈦礦薄膜在沉積過程中呈現(xiàn)出許多問題（例如:薄膜不連續(xù)、內(nèi)部存在針孔及缺陷態(tài);晶體雜亂生長、結(jié)晶性較差等）,導(dǎo)致鈣鈦礦層吸光性能下降;自由載流子在薄膜內(nèi)部復(fù)合現(xiàn)象加劇;電池器件電流及效率降低等。因此,優(yōu)化鈣鈦礦薄膜沉積工藝、調(diào)控晶體結(jié)晶-生長速率、降低載流子內(nèi)部缺陷態(tài)復(fù)合,對提高鈣鈦礦器件性能至關(guān)重要。本文主要采用氣相法制備鈣鈦礦薄膜,對鈣鈦礦晶體成核-生長過程及制備工藝進行一系列探究,具體如下:（1）采用DMSO氣體短時間修飾PbI2薄膜表面,并結(jié)合氣相輔助法制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜。DMSO氣體優(yōu)化時間縮短到幾秒的時間,僅在PbI2薄膜表層形成中間相。有效地降低了 PbI2-CH3NH3I（MAI）原位反應(yīng)誘導(dǎo)期阻力,促進薄膜重組-自修復(fù)過程,并制備出高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜。隨DMSO氣體處理時間的增加,PbI2表層經(jīng)歷了枝化、�；椭亟M過程。當(dāng)DMSO優(yōu)化時間為10s時,電池器件光電轉(zhuǎn)換效率最佳（18.43%）,并且器件J-V曲... 

【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)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
        1.1.1 能源形勢
        1.1.2 太陽能利用
        1.1.3 太陽電池基本理論
    1.2 太陽電池分類
        1.2.1 硅系太陽電池
        1.2.2 多元化合物薄膜太陽電池
        1.2.3 新型太陽電池
    1.3 鈣鈦礦太陽電池簡介
        1.3.1 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        1.3.2 鈣鈦礦太陽電池構(gòu)造
        1.3.3 鈣鈦礦太陽電池工作原理
        1.3.4 鈣鈦礦太陽電池研究進展
        1.3.5 鈣鈦礦太陽電池制備工藝
        1.3.6 鈣鈦礦太陽電池存在的問題
    1.4 選題依據(jù)及主要工作內(nèi)容
第2章 鈣鈦礦薄膜結(jié)晶生長、器件制備及性能表征
    2.1 鈣鈦礦薄膜結(jié)晶生長
        2.1.1 晶體成核生長過程
        2.1.2 氣相法制備鈣鈦礦薄膜
    2.2 實驗原料與試劑
    2.3 主要實驗設(shè)備
    2.4 電池制備方法
    2.5 鈣鈦礦太陽電池的性能分析與表征
        2.5.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.5.2 偏光顯微鏡
        2.5.3 X射線衍射儀
        2.5.4 紫外可見光吸收光譜儀
        2.5.5 接觸角測試儀
        2.5.6 穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀
        2.5.7 瞬態(tài)吸收光譜儀
        2.5.8 電化學(xué)阻抗譜儀
        2.5.9 鈣鈦礦太陽電池電流-電壓特性測試
        2.5.10 鈣鈦礦太陽電池入射單色光光電轉(zhuǎn)換效率
    2.6 本章小結(jié)
2薄膜表面結(jié)合氣相輔助法制備鈣鈦礦薄膜">第3章 氣體修飾策略優(yōu)化PbI₂薄膜表面結(jié)合氣相輔助法制備鈣鈦礦薄膜
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 器件制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 物相組成
        3.3.2 薄膜形貌
        3.3.3 機理分析
        3.3.4 器件性能
        3.3.5 載流子傳輸性能
    3.4 本章小結(jié)
60作為PbI₂成核位點結(jié)合氣相輔助法制備鈣鈦礦薄膜">第4章 C₆₀作為PbI₂成核位點結(jié)合氣相輔助法制備鈣鈦礦薄膜
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 器件制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 物相組成
        4.3.2 薄膜形貌
        4.3.3 載流子傳輸性能
        4.3.4 器件性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 氣相輔助噴涂法抑制鈣鈦礦制備過程中“咖啡環(huán)”效應(yīng)
    5.1 引言
    5.2 一步噴涂法實驗部分
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 器件制備
    5.3 一步噴涂法結(jié)果與討論
        5.3.1 噴涂溶劑選擇
        5.3.2 霧化過程
        5.3.3 液滴飛行過程
        5.3.4 薄膜沉積
        5.3.5 載流子傳輸性能
        5.3.6 器件性能
    5.4 氣相輔助噴涂法引言
    5.5 氣相輔助噴涂法實驗部分
        5.5.1 實驗材料
        5.5.2 器件制備
    5.6 氣相輔助噴涂法結(jié)果與討論
        5.6.1 噴涂方法
        5.6.2 溶劑選擇
        5.6.3 前驅(qū)液濃度調(diào)節(jié)
        5.6.4 基底溫度調(diào)節(jié)
        5.6.5 DMSO-DMF混合溶劑
        5.6.6 載流子傳輸性能
        5.6.7 器件性能
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 論文主要工作及結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新性工作
    6.3 存在的不足及后續(xù)開展工作
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
攻讀博士學(xué)位期間參加的科研工作
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
博士論文
[1]鈣鈦礦晶體質(zhì)量與光伏電池性能調(diào)控研究[D]. 司浩楠.北京科技大學(xué) 2018
[2]有機—無機雜化鈣鈦礦太陽電池的制備與改性[D]. 劉莉.吉林大學(xué) 2018
[3]連續(xù)沉積法制備鈣鈦礦薄膜研究及在鈣鈦礦太陽電池中的應(yīng)用[D]. 張旭輝.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[4]鈣鈦礦太陽能電池界面層材料及鈣鈦礦層形貌調(diào)控的研究[D]. 武其亮.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[5]噴涂法制備聚合物太陽能電池器件研究[D]. 陳征.北京交通大學(xué) 2013



本文編號：3155407