本文關(guān)鍵詞： 太陽能電池 轉(zhuǎn)換效率 制備 鈣鈦礦材料 摻雜　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近些年來,鈣鈦礦電池的加入又為該行業(yè)增添了幾分色彩。鈣鈦礦電池可以制成許多種類,如:介孔結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池、平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池、無空穴傳輸層電池、介孔-平面雜化結(jié)構(gòu)電池等。其中n-i-p平面結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)更為簡單、靈活,為下一步疊層電池的發(fā)展提供了可能,而成為人們研究的焦點(diǎn)。器件性能優(yōu)劣與鈣鈦礦薄膜的形貌和質(zhì)量有很大的聯(lián)系,因此制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜顯得尤為重要。同時(shí),隨著鈣鈦礦電池的進(jìn)一步發(fā)展,產(chǎn)業(yè)化、商品化的逐漸展開,鉛污染問題也引起了人們的關(guān)注。本論文集中于通過調(diào)控鈣鈦礦薄膜的形貌和濃度工程來改善薄膜的質(zhì)量,提高電池的效率,并初步研究了Fe離子摻雜對(duì)薄膜性能的影響。主要研究工作及結(jié)果如下:(1)采用一步旋涂法,通過控制反溶劑的滴加時(shí)間研究了鈣鈦礦薄膜的成膜特性。實(shí)驗(yàn)中,以氯苯為反溶劑,高速旋涂時(shí)間為25s。薄膜的形貌對(duì)反溶劑的滴加時(shí)間非常敏感:當(dāng)?shù)渭訒r(shí)間過早時(shí),薄膜呈針狀生長,孔洞較多;隨著滴加時(shí)間的延后,薄膜表面由疏松且針孔狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅芏容^高的狀態(tài),其中在高速18s時(shí)滴加氯苯效果最佳;當(dāng)?shù)渭訒r(shí)間過晚,薄膜又恢復(fù)為針狀、多孔洞特性。通過XRD及吸收譜發(fā)現(xiàn),滴加時(shí)間為18s時(shí)制備的薄膜的結(jié)晶特性及對(duì)可見光的吸收最高,運(yùn)用到平面電池器件中,制備的器件的性能最好。(2)研究了PbI_2相對(duì)含量對(duì)鈣鈦礦層及電池性能的影響。當(dāng)PbI_2的含量較低或高時(shí)盡管薄膜晶粒尺寸均有所增大,但晶粒間界相互分離,產(chǎn)生大量的微縫隙,使器件性能較差;當(dāng)PbI_2與CH_3NH_3I的濃度為等摩爾比時(shí),其PL強(qiáng)度相對(duì)與CH_3NH_3I過量情況雖有所下降,但形成的膜致密、平整,制備的器件的性能最好,獲得了9.5%的轉(zhuǎn)換效率。(3)采用分步浸泡法研究Fe摻雜對(duì)CH_3NH_3PbI3薄膜性能的影響。以FeCl_2作為鐵源,通過對(duì)不同比例下形成的鈣鈦礦的XRD圖分析,其(110)晶面隨著FeCl_2的增多,發(fā)生了微小的移動(dòng);當(dāng)FeCl_2的比例較高時(shí),通過其光吸收譜及PL譜分析發(fā)現(xiàn),所形成的鈣鈦礦的光吸收譜及光致發(fā)光譜發(fā)生了藍(lán)移。
[Abstract]:In recent years, the addition of perovskite batteries has added some color to the industry. Perovskite batteries can be made into many kinds, such as mesoporous perovskite cells, planar heterojunction perovskite cells, hole-free transport layer batteries. The structure of n-i-p planar perovskite cell is simpler and more flexible, which provides the possibility for the further development of laminated battery. The properties of perovskite films are closely related to the morphology and quality of perovskite films, so it is very important to prepare high quality perovskite thin films. At the same time, with the further development of perovskite batteries, the production of perovskite thin films becomes more and more important. With the development of commercialization, the problem of lead pollution has attracted much attention. In this paper, the quality of perovskite films and the efficiency of batteries are improved by controlling the morphology and concentration of perovskite films. The effects of Fe ion doping on the properties of perovskite thin films were studied. The main results were as follows: 1) the film forming characteristics of perovskite films were studied by controlling the dropping time of antisolvent by one-step spin coating method. With chlorobenzene as the antisolvent, the high speed spin-coating time is 25 s. The morphology of the film is very sensitive to the antisolvent dropping time. The surface of the film was gradually changed from loose and pinhole state to high density state, in which chlorobenzene was the most effective at high speed of 18 s, and the film returned to acicular and porous state when the dropping time was too late. It was found by XRD and absorption spectra, The crystallization characteristics and absorption of visible light of the thin films prepared with 18 s drop time were the highest, and the films were applied to planar battery devices. The effect of the relative content of PbI_2 on the perovskite layer and the performance of the battery was studied. When the content of PbI_2 was low or high, the grain boundaries were separated from each other, and a large number of microcracks occurred, although the grain size of the films increased. When the concentration of PbI_2 and CH_3NH_3I is equal molar ratio, the PL intensity of the device decreases relative to the excess of CH_3NH_3I, but the film is compact and smooth, and the device has the best performance. The effect of Fe doping on the properties of CH_3NH_3PbI3 thin films was studied by stepwise immersion method. The effect of Fe doping on the properties of CH_3NH_3PbI3 thin films was studied by means of the conversion efficiency of 9.5%. With FeCl_2 as Tie Yuan, the XRD diagram of perovskite formed at different ratios showed that the crystal faces increased with the increase of FeCl_2. When the ratio of FeCl_2 is high, the blue shift of photoabsorption spectrum and photoluminescence spectrum of perovskite is found by the analysis of photoluminescence and photoluminescence spectra of perovskite.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM914.4

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