【摘要】：有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料由于其具有較長(zhǎng)的電荷擴(kuò)散長(zhǎng)度、較高的光吸收系數(shù)、合適的禁帶寬度等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。本文采用低壓氣相輔助溶液法制備了結(jié)構(gòu)為FTO/TiO_2致密層/CH3NH3Pb I3/Spiro-OMe TAD/Au的平面鈣鈦礦太陽(yáng)電池。反測(cè)條件下,電池的最佳轉(zhuǎn)換效率為10.61%,填充因子為60.82%。在鈣鈦礦太陽(yáng)電池中,電子傳輸層在阻擋空穴和傳輸電子方面起到了至關(guān)重要的作用。于是在本文中,于TiO_2層和CH3NH3Pb I3層之間采用溶液法制備PCBM電子傳輸層,并采用低壓氣相輔助溶液法制備CH3NH3Pb I3層,獲得TiO_2/PCBM雙電子傳輸層鈣鈦礦太陽(yáng)電池。反測(cè)條件下,電池的最佳轉(zhuǎn)換效率為14.75%,填充因子為65.58%。PCBM層提升了電池的效率,減小了滯回效應(yīng)。進(jìn)一步,于TiO_2層和CH3NH3Pb I3層之間采用溶液法制備富勒烯電子傳輸層,也采用低壓氣相輔助溶液法制備CH3NH3Pb I3層,獲得TiO_2/富勒烯雙電子傳輸層鈣鈦礦太陽(yáng)電池。反測(cè)條件下,電池的最佳轉(zhuǎn)換效率為16.58%,填充因子為75.91%。盡管,富勒烯部分溶解于DMF溶液中,但是實(shí)驗(yàn)表明TiO_2/富勒烯雙電子傳輸層顯著增強(qiáng)了電池的性能,滯回效應(yīng)減小。由于富勒烯不能完全覆蓋住FTO襯底,因此只采用富勒烯層作為電子傳輸層的電池轉(zhuǎn)換效率僅為4.29%。通過(guò)對(duì)基于TiO_2/富勒烯雙電子傳輸層電池的等效電路分析和CH3NH3Pb I3薄膜的熒光壽命分析,證明了富勒烯有利于電子從CH3NH_3PbI_3薄膜注射到TiO_2層。
【圖文】：

收強(qiáng)、遷移率高、載流子壽命長(zhǎng)、可調(diào)型的鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)為 ABX3，其晶，12 個(gè) X 離子包圍了位于立方晶胞中配位數(shù)為 12；6 個(gè) X 離子包圍了位于，B 離子配位數(shù)為 6。由于離子半徑較堆積�？梢酝ㄟ^(guò)容忍因子 t 和八面體因體結(jié)構(gòu)[8]，其中：2(RR)RtBXAXR XBRRμ 離子的半徑(m)�？梢詫�(dǎo)致晶體發(fā)生相變。

圖 1-2 鈣鈦礦太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)示意圖圖 1-2 為鈣鈦礦太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該圖描繪了鈣鈦礦太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程。第一種結(jié)構(gòu)是 Park[5]等人制備的鈣鈦礦量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池，它是將2-3nm 的鈣鈦礦納米顆粒旋涂在二氧化鈦表面制備的鈣鈦礦太陽(yáng)電池。這種電池鈣鈦礦沉積的濃度比較低，空穴傳輸材料會(huì)浸入 TiO2介孔層中，增加電荷復(fù)合。第二種結(jié)構(gòu)是 Snaith 等人[7]把多孔 TiO2骨架層換成 Al2O3骨架層，制備的介觀超結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。在這種結(jié)構(gòu)中，一層薄薄的鈣鈦礦薄膜在 Al2O3表面上形成，空穴傳輸層同樣會(huì)滲入到 Al2O3骨架層中，增加電荷復(fù)合。第三種是采用TiO2介孔層作為骨架層制備的介孔鈣鈦礦太陽(yáng)電池[8]。鈣鈦礦將 TiO2介孔層填滿(mǎn)，并形成鈣鈦礦帽子層。第四種結(jié)構(gòu)是沒(méi)有 TiO2介孔層的平面鈣鈦礦電池，它是 p-i-n 結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽(yáng)電池[24]，，鈣鈦礦薄膜能夠起到傳輸電子和空穴的作用。在平面鈣鈦礦太陽(yáng)電池的基礎(chǔ)上，韓宏偉等人[25]采用 C 電極來(lái)代替 Au 電極，制備了轉(zhuǎn)換效率為 10.64%的無(wú) HTM 層的鈣鈦礦太陽(yáng)電池。此外，Malinkiewicz等人[26]分別采用 PCBM 作為電子傳輸層（ETM）、PEDOT:PSS 作為 HTM、鈣鈦礦作為吸光層組裝了基于有機(jī)太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽(yáng)電池，轉(zhuǎn)換效率超過(guò)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 錢(qián)柳;丁黎明;;鈣鈦礦太陽(yáng)電池的工作機(jī)理及性能的主要影響因素[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

2 邵志鵬;潘旭;張旭輝;葉加久;朱梁正;李毅;馬艷梅;黃陽(yáng);朱俊;胡林華;孔凡太;戴松元;;薄膜結(jié)構(gòu)及形貌對(duì)鈣鈦礦電池性能的影響[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

3 薛啟帆;孫辰;胡志誠(chéng);黃飛;葉軒立;曹鏞;;鈣鈦礦太陽(yáng)電池研究進(jìn)展:薄膜形貌控制與界面工程[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

4 劉成;沈璐穎;徐鄭羽;王冉;趙高超;史高楊;代曉艷;史成武;;鈣鈦礦太陽(yáng)電池的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2014年12期

本文編號(hào)：2611899