發(fā)布時(shí)間：2017-05-21 21:14

  本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池背電極和阻擋層的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種新型的太陽(yáng)能電池,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(Perovskite Solar Cells, PSCs)在近幾年獲得了廣泛的關(guān)注,并取得了飛速的發(fā)展。背電極和阻擋層作為鈣鈦礦電池的兩個(gè)重要組成部分,對(duì)電池的整體性能有很大的影響。一般蒸鍍Au或Ag作為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的背電極,但是Au和Ag價(jià)格昂貴,不適合大規(guī)模生產(chǎn)；尋找合適的材料取代Au和Ag作電極,既可以降低電池的成本,也將更利于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的實(shí)際應(yīng)用。阻擋層即電子收集層,最常用的材料是TiO2納米晶。對(duì)各種配置的高效鈣鈦礦電池來(lái)說(shuō),需要阻擋層來(lái)防止鈣鈦礦或空穴傳輸層(HTM)中形成的空穴與FTO電極直接接觸；因此阻擋層的存在可以大大降低電子-空穴復(fù)合的機(jī)率。理想的阻擋層應(yīng)該厚度適當(dāng),并且連續(xù)致密。本論文主要從提升電池的效率出發(fā),對(duì)電池的背電極和阻擋層進(jìn)行了相關(guān)研究。具體內(nèi)容如下：(1)分別蒸鍍Ag和Ag-Al作為混合鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的背電極,對(duì)沉積在空穴傳輸層上的Ag-Al和Ag薄膜的性質(zhì)及其對(duì)電池性能的影響進(jìn)行了相關(guān)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與Ag膜相比,Ag-Al合金膜具有較高的光學(xué)反射率且與空穴傳輸層之間有良好的連結(jié)性；此外,結(jié)果表明基于Ag-Al合金的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的填充因子為59.6%,開(kāi)路電壓為0.88 V,短路電流密度達(dá)到21.11 mA/cm2,效率為11.07%；與Ag電極相比,效率有了37.3%的提高。除此之外,本文還討論了效率增強(qiáng)的機(jī)理。這些結(jié)果表明,對(duì)高效鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池而言,Ag-Al是一種很有發(fā)展前景的背電極材料。(2)通過(guò)四種不同的方法制備二氧化鈦?zhàn)钃鯇硬⒀芯苛俗钃鯇颖∧さ男蚊蔡攸c(diǎn)及其對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的影響。分別采用異丙醇鈦和HCl的溶膠-凝膠法、旋涂雙(乙酰丙酮)二異丙基鈦酸酯(AA有機(jī)鈦酸鹽)、絲網(wǎng)印刷Dyesol漿料和通過(guò)TiCl4水解的化學(xué)浴沉積法制備二氧化鈦?zhàn)钃鯇?并通過(guò)SEM和XRD來(lái)表征Ti02薄膜的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。電池的性能測(cè)試表明,Ti02阻擋層薄膜的表面形貌對(duì)電池的效率起著關(guān)鍵性的作用。以上四種方法中通過(guò)化學(xué)浴沉積法得到的納米二氧化鈦薄膜是最有效的空穴阻擋層,使鈣鈦礦太陽(yáng)能電池達(dá)到最佳的性能。這種方法制備的電池串聯(lián)電阻最小,并聯(lián)電阻最大,效率達(dá)到最大值為12.80%。
【關(guān)鍵詞】：混合鹵化物鈣鈦礦 太陽(yáng)能電池 背電極 阻擋層
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 太陽(yáng)能電池基本理論12-15
• 1.2.1 光伏效應(yīng)12-13
• 1.2.2 電池的等效電路13-14
• 1.2.3 電流密度-電壓特性曲線14-15
• 1.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)15-21
• 1.3.1 研究進(jìn)展15-17
• 1.3.2 鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)17-19
• 1.3.3 PSCs的基本結(jié)構(gòu)和工作原理19-20
• 1.3.4 PSCs的研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題20-21
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法22-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和設(shè)備22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備23
• 2.2 測(cè)試方法23-26
• 2.2.1 厚度測(cè)量23
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)23
• 2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)23-24
• 2.2.4 X射線衍射譜(XRD)24
• 2.2.5 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)24
• 2.2.6 太陽(yáng)能電池電流電壓特性曲線24
• 2.2.7 IPCE測(cè)試24-25
• 2.2.8 電化學(xué)阻抗譜測(cè)試25-26
• 第三章 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池背電極的制備及性能研究26-44
• 3.1 引言26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分27-28
• 3.3 金屬背電極薄膜的表征28-32
• 3.3.1 掃描電鏡(SEM)表征28-31
• 3.3.2 反射譜測(cè)試31-32
• 3.4 PSCs的光電性能測(cè)試32-42
• 3.4.1 PSCs器件的微觀結(jié)構(gòu)表征32-37
• 3.4.2 多孔層對(duì)電池性能的影響37-39
• 3.4.3 Ag和Ag-Al電極對(duì)電池性能的影響39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池TiO_2阻擋層的制備及性能研究44-55
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-46
• 4.2.1 TiO_2阻擋層的制備45
• 4.2.2 含氯鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備45-46
• 4.3 TiO_2阻擋層的性質(zhì)表征46-50
• 4.3.1 X射線衍射(XRD)表征46-47
• 4.3.2 掃描電鏡表征47-49
• 4.3.3 TiO_2薄膜透光率分析49-50
• 4.4 PSCs的光電性能測(cè)試50-54
• 4.4.1 不同阻擋層對(duì)電池光伏性能的影響50-53
• 4.4.2 電池的阻抗分析53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 論文總結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-66
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文66-67
• 致謝67

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