本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦太陽能電池的制備及其穩(wěn)定性研究

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【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池基于成本低廉、工藝簡單、效率高的優(yōu)點迅速成為太陽能電池研究領(lǐng)域的熱點。鈣鈦礦薄膜和介孔層作為電池重要的組成部分受到眾多研究者的廣泛關(guān)注,本文一方面對兩步旋涂法制備鈣鈦礦電池工藝進行探索及優(yōu)化,另一方面制備不同性質(zhì)的TiO_2介孔層并研究其對電池性能的影響。雖然研究者不斷刷新鈣鈦礦電池的效率,但是對于電池穩(wěn)定性的系統(tǒng)研究卻較少。據(jù)此,本文又著重研究了鈣鈦礦電池在不同環(huán)境中的穩(wěn)定性及提高其穩(wěn)定性的措施。本文首先通過兩步旋涂法制備鈣鈦礦太陽能電池,系統(tǒng)研究了制備工藝、預(yù)制層優(yōu)化工藝及制備過程中環(huán)境濕度對電池性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)旋涂速率為5k rpm時,鈣鈦礦薄膜形貌最佳,電池效率可達到9.01%;采用預(yù)制層優(yōu)化可以降低鈣鈦礦薄膜內(nèi)PbI2的殘余量,特別是預(yù)制層前驅(qū)液濃度為0.2 M時,鈣鈦礦薄膜表面更加平整,吸光能力增強,載流子復(fù)合率降低,電池效率提高到11.16%;此外,制備過程中環(huán)境濕度增大,鈣鈦礦薄膜的覆蓋率降低,電池效率也隨之降低。其次,本文制備了不同性質(zhì)的TiO_2介孔層并將其組裝成電池,進行性能比較。結(jié)果表明:常用的介孔層為多孔TiO_2的電池效率最高為9.01%;介孔層為微米級TiO_2納米管的電池效率最高為5.61%;介孔層為0.2 wt%氧化石墨烯摻雜多孔TiO_2的電池,由于氧化石墨烯的加入既提高了電子壽命和TiO_2萃取電子能力,又降低了載流子復(fù)合率,從而使得電池效率提高至9.97%;介孔層為多孔TiO_2的同時增加單層TiO_2空心球作為散射層時,會提高鈣鈦礦光的吸收效率,從而提高電池效率至9.95%。最后,本文將裸露和封裝的電池分別置于不同濕度環(huán)境中,研究服役環(huán)境對電池穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:裸露電池在濕度為5%和70%的空氣中30天后,電池效率分別下降為起始效率的65.3%和16.6%,鈣鈦礦薄膜分解是電池效率下降的主要原因;裸露電池在70%濕度的空氣中光照10 h后,電池效率下降為起始效率的19.8%,光照使電池電子傳輸能力下降是主要原因;裸露電池在70%濕度的空氣中光照、加熱2 h后,電池效率下降為起始效率的2.2%,加熱使電池空穴傳輸能力下降。由此可見,環(huán)境因素越多,電池的穩(wěn)定性越差。此外,研究發(fā)現(xiàn)電池的封裝可以明顯提高電池在潮濕空氣中的穩(wěn)定性,但對于光照和加熱無明顯作用。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 朱立峰;石將建;李冬梅;孟慶波;;多孔TiO_2層厚度對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響[J];化學(xué)學(xué)報;2015年03期

2 宋志浩;王世榮;肖殷;李祥高;;新型空穴傳輸材料在鈣鈦礦太陽能電池中的研究進展[J];物理學(xué)報;2015年03期

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本文編號：1177984