本文選題：鈣鈦礦太陽能電池 + 溶劑工程��； 參考：《深圳大學》2017年碩士論文

【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells,PSCs)因其工藝簡單、成本低、效率高等優(yōu)點,短短幾年時間就迅速成為人們研究的熱點。在PSCs中,鈣鈦礦光吸收層的質(zhì)量對電池的轉(zhuǎn)換效率有決定性的影響。采用傳統(tǒng)方法制備的鈣鈦礦膜的成膜質(zhì)量差,電池性能低。本文較為系統(tǒng)地研究了平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦光吸收層的制備方法和工藝,通過溶劑工程改善鈣鈦礦的成膜質(zhì)量,對工藝條件進行了優(yōu)化,使電池性能在原有基礎上得到了明顯提高。論文的主要內(nèi)容如下:1、基于溶劑工程的旋涂-浸漬法制備鈣鈦礦膜的工藝優(yōu)化采用溶劑工程,通過使用DMF-DMSO混合溶劑制備了鈣鈦礦前驅(qū)體Pb I2(DMSO)薄膜,有效提高了前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化,電池性能得到了明顯提升,平均效率ηavg從1.43%提高到4.39%。通過優(yōu)化前驅(qū)體溶液的濃度,使電池性能得到了進一步提升,電池的ηavg提高到5.54%,最高效率η_(max)為9.50%。雖然溶劑工程能有效提高前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化,但采用旋涂-浸漬法制備的鈣鈦礦膜呈現(xiàn)多孔狀,限制了平面異質(zhì)結(jié)PSCs性能的進一步提高。2、基于溶劑工程的兩步旋涂法制備鈣鈦礦膜的工藝優(yōu)化針對上述問題,本文采用更適合平面型器件的兩步旋涂法制備鈣鈦礦膜。在采用DMF-DMSO混合溶劑提高前驅(qū)體轉(zhuǎn)化的基礎上,通過對旋涂轉(zhuǎn)速和前驅(qū)體濃度等工藝條件進行優(yōu)化,獲得了平整致密、顆粒尺寸大的鈣鈦礦膜,使電池性能得到了明顯提高,優(yōu)化后器件的ηavg達到了10.80%,η_(max)達到了12.75%。3、基于溶劑工程的一步溶液法制備鈣鈦礦膜的工藝優(yōu)化相比于兩步法,一步溶液法步驟簡單、前驅(qū)體轉(zhuǎn)化率高,適合制備混合型鈣鈦礦膜,是今后發(fā)展的主要方向。但是傳統(tǒng)的一步法制備的鈣鈦礦膜成膜質(zhì)量差,本文采用溶劑工程,使用反溶劑來輔助鈣鈦礦成膜,并采用綠色環(huán)保的2-丁醇作為新型反溶劑,研究了前驅(qū)體的濃度和比例對鈣鈦礦成膜質(zhì)量的影響規(guī)律,優(yōu)化后器件的ηavg達到了9.81%,η_(max)達到了11.3%。4、基于溶劑工程的兩步旋涂法制備柔性PSCs柔性太陽能電池由于成本低、重量輕、可彎曲等優(yōu)點,相比與傳統(tǒng)的剛性太陽能電池有更廣泛的應用,而本文采用的PSCs制備技術非常適合在柔性襯底上制備太陽能電池。本文將經(jīng)過優(yōu)化的兩步旋涂法的工藝應用于ITO/PET柔性襯底,制備出了轉(zhuǎn)換效率為6.10%的柔性PSCs器件。
[Abstract]:Perovskite solar cell (perovskite solar) has become a hot topic in a few years because of its simple process, low cost and high efficiency. In PSCs, the quality of perovskite photoabsorption layer has a decisive effect on the conversion efficiency. The perovskite film prepared by traditional method has poor quality and low battery performance. In this paper, the preparation method and process of perovskite photoabsorption layer in planar heterojunction perovskite solar cells are studied systematically. The film forming quality of perovskite is improved by solvent engineering, and the process conditions are optimized. The performance of the battery has been improved obviously on the basis of the original. The main contents of the thesis are as follows: 1. The process of perovskite film preparation based on solvent engineering is optimized by solvent engineering. The PbI2 (DMSO) film of perovskite precursor is prepared by DMF-DMSO mixed solvent, which can effectively improve the conversion of the precursor. The average efficiency 畏 avg increased from 1.43% to 4.39%. By optimizing the concentration of the precursor solution, the performance of the battery was further improved, the 畏 avg of the battery was increased to 5.54 and the maximum efficiency 畏 _ (max) was 9.50. Although solvent engineering can effectively improve the precursor transformation, the perovskite film prepared by spin coating and impregnation method is porous. The performance of planar heterojunction PSCs is limited to further improve .2. the process of preparing perovskite film by two-step spin-coating method based on solvent engineering is optimized. In order to solve the above problems, a two-step spin coating method, which is more suitable for planar devices, is used to prepare perovskite film. On the basis of using DMF-DMSO mixed solvent to improve the precursor conversion, by optimizing the spinning speed and concentration of the precursor, a flat and dense perovskite film with large particle size was obtained, which improved the performance of the battery obviously. The 畏 avg of the optimized device reaches 10.80 and 畏 _ (max) reaches 12.750.The one-step solution method based on solvent engineering is better than two-step solution method in preparing perovskite membrane. The one-step solution method is simple, the precursor conversion is high, and it is suitable for the preparation of mixed perovskite film. Is the main direction of future development. However, the quality of perovskite film prepared by traditional one-step method is poor. In this paper, solvent engineering, antisolvent is used to assist perovskite film formation, and green 2-butanol is used as a new antisolvent. The effect of concentration and ratio of precursor on the quality of perovskite film was studied. The optimized 畏 avg and 畏 (max) reached 9.81 and 11.33.0.The flexible solar cells were prepared by two-step spin coating method based on solvent engineering, because of their low cost and light weight. Compared with the traditional rigid solar cells, flexible solar cells are more widely used than the traditional rigid solar cells, and the PSCs preparation technology is very suitable for the preparation of solar cells on flexible substrates. In this paper, the optimized two-step spin-coating process is applied to the ITO / PET flexible substrate, and a flexible PSCs device with a conversion efficiency of 6.10% is fabricated.
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 馮文,夏正才,袁松柳;錳基鈣鈦礦多層膜中的層間相互作用[J];低溫物理學報;2004年03期

2 張瑞珠;師素娟;;鈣鈦礦包容核廢物致密化工藝參數(shù)優(yōu)化[J];華北水利水電學院學報;2008年03期

3 劉冬梅;李小兵;秦賽;朱明;;雙鈣鈦礦La_2NiMnO_6多晶靶材的制備及結(jié)構表征[J];化工時刊;2013年07期

4 張瑋皓;彭曉晨;馮曉東;;鈣鈦礦太陽能電池的研究進展[J];電子元件與材料;2014年08期

5 ;美國研制出環(huán)保型鈣鈦礦太陽能電池[J];中國電力;2014年06期

6 郭麗玲;王謙;徐圣東;劉韓星;;(C_6H_5C_2H_4NH_3)_2Cu_xSn_(1-x)I_(4-x)層狀類鈣鈦礦雜合物的制備與性能[J];武漢理工大學學報;2013年07期

7 郭麗玲;翟曉雪;孫璋;劉韓星;;層狀類鈣鈦礦有機-無機雜合物(C_nH_(2n+1)NH_3)_2SnI_4的第一性原理研究[J];武漢理工大學學報;2013年09期

8 亓淑艷;馮靜;郭麗琴;張密林;;鈣鈦礦La_(0.5)Sr_(0.5)Mn_(1-x)Cr_xO_3的制備與磁性研究[J];武漢理工大學學報;2008年01期

9 郭麗玲;李鵬;劉韓星;;層狀類鈣鈦礦有機-無機雜合物(C_nH_(2n+1)NH_3)_2MCl_4的溶解性研究[J];武漢理工大學學報;2008年03期

10 ;文摘[J];鈾礦冶;2000年02期

相關會議論文 前10條

1 李云龍;孫偉海;卞祖強;黃春輝;;高效的鈣鈦礦平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池研究[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第37分會：能源納米科學與技術[C];2014年

2 孟慶波;李冬梅;羅艷紅;;界面調(diào)控與高效率鈣鈦礦太陽能電池[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第25分會：有機光伏[C];2014年

3 宋嘉興;姚詩余;田文晶;;平面異質(zhì)結(jié)低溫溶液處理鈣鈦礦太陽能電池[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第25分會：有機光伏[C];2014年

4 楊月勇;肖俊彥;羅艷紅;李冬梅;孟慶波;;基于碳電極高效率鈣鈦礦太陽能電池[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第30分會：低維碳材料[C];2014年

5 肖立新;鄭靈靈;馬英壯;王樹峰;陳志堅;曲波;龔旗煌;;高效雜化鈣鈦礦光伏器件[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第17分會：光電功能器件[C];2014年

6 顧卓韋;吳剛;陳紅征;;溶膠-凝膠法制備氧化鋅-鈣鈦礦平面異質(zhì)結(jié)太陽電池[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第25分會：有機光伏[C];2014年

7 張秋菊;李白海;陳亮;;Pt摻雜的CaTiO_3的自再生機理的計算研究[A];中國化學會第27屆學術年會第14分會場摘要集[C];2010年

8 苗君;喬利杰;姜勇;;鈣鈦礦多鐵性氧化物異質(zhì)結(jié)的低疲勞反轉(zhuǎn)、磁電雙弛豫、及缺陷調(diào)控[A];2012中國功能新材料學術論壇暨第三屆全國電磁材料及器件學術會議論文摘要集[C];2012年

9 趙永男;孫振;;鋯酸鋇中空微球的摻雜及發(fā)光性能[A];第十二屆固態(tài)化學與無機合成學術會議論文摘要集[C];2012年

10 劉代俊;徐程浩;;微波對鈣鈦礦晶體的基本作用[A];第一屆全國化學工程與生物化工年會論文摘要集(上)[C];2004年

相關重要報紙文章 前2條

1 劉霞;鈣鈦礦材料成為高能效“幫手”[N];中國化工報;2013年

2 常麗君;鈣鈦礦材料實現(xiàn)電器自充電[N];中國化工報;2014年

相關博士學位論文 前10條

1 高皓;染料敏化/鈣鈦礦太陽電池中光吸收層的微納結(jié)構調(diào)控研究[D];南京大學;2015年

2 陳冰冰;聚合物和鈣鈦礦太陽能電池的界面研究[D];華中科技大學;2015年

3 陳奇;鈣鈦礦半導體中的瞬態(tài)物理過程研究[D];南京大學;2016年

4 武其亮;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];中國科學技術大學;2016年

5 孔偉光;有機—無機雜化鈣鈦礦的光學特性研究[D];浙江大學;2016年

6 王燕;H_2CaTa_2O_7層間插層修飾、剝離及性能研究[D];中國科學技術大學;2016年

7 徐鳴;有機聚合物及有機—無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的界面優(yōu)化研究[D];吉林大學;2016年

8 陶洪;基于二氧化鈦納米結(jié)構的敏化型太陽能電池的研究[D];武漢大學;2016年

9 王金鳳;磁性雙鈣鈦礦陶瓷的制備、結(jié)構及物性研究[D];南京大學;2014年

10 李毅;介孔鈣鈦礦太陽電池及新型氧化物太陽電池的研究[D];中國科學技術大學;2015年

相關碩士學位論文 前10條

1 王衛(wèi)衛(wèi);聚合物電荷傳輸材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用[D];蘇州大學;2015年

2 代曉艷;TiO_2致密層與鈣鈦礦吸收層的制備及其光伏性能[D];合肥工業(yè)大學;2015年

3 董慶順;鈣鈦礦太陽能電池中電荷收集層的研究[D];大連理工大學;2015年

4 馮明巧;熱解ZIF-67在DSCs及鈣鈦礦太陽能電池中的應用[D];大連理工大學;2015年

5 劉舟;基于鈣鈦礦的有機無機雜化太陽能電池的制備和性能研究[D];北京化工大學;2015年

6 馬中生;有機太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池中界面緩沖層的研究[D];蘇州大學;2015年

7 朱慧敏;異質(zhì)結(jié)型鈣鈦礦太陽能電池的研究[D];青島科技大學;2015年

8 王玉金;新型鈣鈦礦平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備與表征[D];中國海洋大學;2015年

9 尹偉;基于形貌控制和界面修飾的倒裝平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的性能研究[D];南京大學;2016年

10 張一帆;鈣鈦礦電致發(fā)光器件的薄膜優(yōu)化研究[D];吉林大學;2016年

，

本文編號：2070127