【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cells,PSCs)作為新型第三代太陽能電池,因其光電轉(zhuǎn)換效率高,制作工藝簡單,原材料來源廣泛,近幾年受到了各國科研工作者們的廣泛關(guān)注。在PSCs對電極材料方面,傳統(tǒng)的鈣鈦礦太陽能電池都是采用金屬薄膜(Ag、Au和Pt)作為電極,且需添加穩(wěn)定性較差的空穴傳輸材料(HTM)。這些材料成本高昂,不符合PSCs未來面向大面積,工業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)。碳材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價格低廉、含量豐富、且擁有與Au相近的費(fèi)米能級;是代替HTM材料和貴金屬電極的很好選擇。本實(shí)驗(yàn)通過水熱合成的方法制備新型碳復(fù)合材料,將其作為PSCs的對電極材料進(jìn)行研究。首先,通過水熱合成的方法制備In_(2.77)S_4材料,通過添加炭黑、導(dǎo)電碳和碳納米管制備得到In_(2.77)S_4/Cb、In_(2.77)S_4/Cc和In_(2.77)S_4/CNTs對電極材料,并應(yīng)用于PSCs進(jìn)行電池組裝。J-V測試結(jié)果表明,In_(2.77)S_4/CNTs材料的應(yīng)用效果最佳。在此基礎(chǔ)上將In_(2.77)S_4與不同比例CNTs摻雜制備對電極材料,發(fā)現(xiàn)在In_(2.77)S_4與CNTs質(zhì)量比為1:4時,PSCs取得的光電性能最優(yōu)。對比分析In_(2.77)S_4/CNTs復(fù)合材料和CNTs應(yīng)用在PSCs上的性能參數(shù),表明基于In2 77S4/CNTs的對電極能夠有效提升電池的性能,其光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)達(dá)到5.92%。這種PSCs電池在空氣氣氛、室光和30-55%濕度下的穩(wěn)定性250 h。其次,采用水熱合成法制備凹土/Cc復(fù)合材料,并對其進(jìn)行表征分析。分別將凹土、凹土/Cc和Cc作為陰極材料,制備對電極漿料,通過簡單噴涂應(yīng)用于PSCs中,J-V測試結(jié)果表明,凹土/Cc對電極材料展現(xiàn)了良好的導(dǎo)電性和催化性。制備不同質(zhì)量比的凹土/Cc復(fù)合材料應(yīng)用于PSCs,在基于凹土與Cc比例為1:4的PCE上得到了 7.17%的光電轉(zhuǎn)換效率。最后,在碳材料對電極基礎(chǔ)上,考察了兩種不同構(gòu)型(二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦(Ticac)致密層與ZrO_2電子傳輸層)的PSCs的性能。J-V測試結(jié)果表明,在Ticac致密層上添加多孔層后,PSCs性能提升。檢測ZrO_2構(gòu)型PSCs的性能參數(shù),發(fā)現(xiàn)TiO_2-ZrO_2結(jié)構(gòu)的PSCs擁有更好的光電性能。
[Abstract]:Perovskite solar cell (Perovskite Solar Cells,PSCs), as a new third generation solar cell, has been widely concerned by researchers all over the world in recent years because of its high photoelectric conversion efficiency, simple fabrication process and wide source of raw materials. Traditional perovskite solar cells use metal thin films (Ag,Au and Pt) as electrodes for PSCs counter electrode materials, and need to add (HTM)., which is not stable hole transport material. These materials are expensive and do not meet PSCs's goal of facing large area and industrial production in the future. Carbon materials have stable chemical properties, low price, rich content, and have similar Fermi energy levels to Au, which is a good choice to replace HTM materials and noble metal electrodes. In this experiment, a new type of carbon composite was prepared by hydrothermal synthesis and used as the electrode material of PSCs. Firstly, In_ (2.77) S _ 4 was prepared by hydrothermal synthesis, and In_ (2.77) S _ 4 / Cb. was prepared by adding carbon black, conducting carbon and carbon nanotubes. In_ (2.77) S_4/Cc and In_ (2.77) S_4/CNTs were used to assemble the electrode materials, and the J-V test results showed that In_ (2.77) S_4/CNTs was the most effective. On this basis, In_ (2.77) S _ 4 was doped with different proportion of CNTs to prepare the opposite electrode material. It was found that when the mass ratio of In_ (2.77) S _ 4 to CNTs was 1:4, the optoelectronic properties of PSCs were the best. The performance parameters of In_ (2.77) S_4/CNTs composite and CNTs applied in PSCs are compared and analyzed. The results show that the counter electrode based on In2 77S4/CNTs can effectively improve the performance of the battery, and its photoelectric conversion efficiency (PCE) reaches 5.92%. The stability of the PSCs cell is 250 h in air atmosphere, room light and 30-55% humidity. Secondly, the concave soil / Cc composites were prepared by hydrothermal synthesis and characterized. Concave soil / Cc and Cc were used as cathode materials to prepare opposite electrode paste. The J-V test results showed that concave soil / Cc showed good electrical conductivity and catalytic property to electrode material. The optoelectronic conversion efficiency of PSCs, was 7.17% when the ratio of attapulgite to Cc was 1:4 on the PCE with different mass ratio of attapulgite / Cc. Finally, the properties of PSCs with two different configurations (diisopropylidene diacetylacetone titanium (Ticac) compact layer and ZrO_2 electron transport layer) were investigated on the basis of carbon material pair electrode. After adding porous layer to Ticac dense layer, the performance of PSCs is improved. It is found that PSCs with TiO_2-ZrO_2 structure has better optoelectronic performance by detecting the performance parameters of ZrO_2 configuration PSCs.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 許志慶,翟洪祥;顆粒增強(qiáng)鋁合金與碳基復(fù)合材料干摩擦的過渡期行為[J];北方交通大學(xué)學(xué)報;2003年05期

2 唐顯;黃金銘;周紹建;羅志福;;假密封源用碳基復(fù)合材料的火災(zāi)高溫?zé)g性能研究[J];中國原子能科學(xué)研究院年報;2012年00期

3 陳志軍;碳纖維增強(qiáng)-碳基復(fù)合材料現(xiàn)狀及展望[J];機(jī)械工程材料;1986年02期

4 甄強(qiáng);余敬世;馬杰;孫凌云;張中偉;;ZrB_2/C復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與高溫氧化機(jī)理[J];宇航材料工藝;2010年05期

5 徐虎;賈瑛;張輝;王幸運(yùn);;應(yīng)用碳基復(fù)合材料的超薄電磁帶隙(EBG)吸波結(jié)構(gòu)與仿真研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2013年02期

6 謝珊;歐陽科;丘露;廖貝嫻;陳哲;王倩穎;;微生物燃料電池中碳材料改性陽極和碳基復(fù)合材料陽極的最新研究進(jìn)展[J];廣東化工;2014年10期

7 宋永忠,翟更太,宋進(jìn)仁,邱海鵬,劉朗;BN改性碳基復(fù)合材料氧化行為的研究[J];宇航材料工藝;2001年06期

8 石榮，，李賀軍，楊崢，喬生儒，劉應(yīng)樓，康沫狂;單向碳／碳復(fù)合材料的蠕變內(nèi)應(yīng)力[J];固體火箭技術(shù);1995年04期

9 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前2條

1 甄強(qiáng);張中偉;高林;許正輝;崔園園;余敬世;;高溫陶瓷納米粉體基體改性碳基復(fù)合材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 梁軍;;碳基復(fù)合材料制備工藝模擬及性能表征[A];2006年全國固體力學(xué)青年學(xué)者研討會論文摘要文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 陳波 羅耀松;結(jié)構(gòu)型碳材料市場上揚(yáng)[N];中國建材報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 孫振華;多孔碳基復(fù)合材料的制備與性能初探[D];吉林大學(xué);2006年

2 康文君;碳及碳基復(fù)合材料的可控合成、表征與性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 李海波;碳及碳基復(fù)合材料的合成、表征與性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

4 曾鵬;新型碳基復(fù)合材料的制備及其光催化制氫性能研究[D];武漢大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 李松;錫碳基納米管/線復(fù)合材料制備及其鋰電應(yīng)用研究[D];福州大學(xué);2013年

2 姚毅剛;新型碳基復(fù)合材料的制備及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用[D];大連海事大學(xué);2017年

3 梁慶業(yè);碳基復(fù)合材料滑板成分及工藝研究[D];大連交通大學(xué);2007年

4 邵博;碳基復(fù)合材料的制備及其電容器性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

5 彭俊陽;W_2B_5-SiC-BN-C復(fù)合材料的制備及性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 王璐;燒蝕狀態(tài)下碳基材料非平衡流場與固體溫度場耦合數(shù)值模擬研究[D];浙江大學(xué);2013年

本文編號：2396657