【摘要】：近幾年來,有機(jī)-無機(jī)雜化鹵化鈣鈦礦太陽能電池因其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率,且可以低成本制備,逐漸成為了光伏領(lǐng)域的新一代研究熱點(diǎn)。鈣鈦礦太陽能電池具有多種不同的器件結(jié)構(gòu),主要包括正置介孔結(jié)構(gòu),正置平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和反式平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),反式平面結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡單且可溶液制備并且實(shí)驗(yàn)工藝易重復(fù),所以具有制備成為柔性器件以及產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模加工等可行性,備受國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。研究至今,反式平面鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域最常見如下兩個問題:一是如何確保鈣鈦礦晶體的高結(jié)晶度以及均勻生長和平整致密多晶薄膜的形成;二是器件各層材料的能級帶隙互相之間是否可以實(shí)現(xiàn)理想的匹配。本論文的主要工作是通過針對光伏器件的幾大基本性能參數(shù)優(yōu)化的角度,以低成本易重復(fù)為前提,對反式鈣鈦礦太陽能電池器件從幾個不同方面入手進(jìn)行工藝的優(yōu)化和基礎(chǔ)的研究。主要工作分為以下三個部分:(1)基于更匹配的帶隙與能級,更換反式鈣鈦礦電池器件的空穴傳輸材料,優(yōu)化空穴傳輸層的制備,以提高基礎(chǔ)器件的開路電壓。主要工作包括:空穴傳輸材料的選擇與合成,具體為NiO_x和CuO_x納米顆粒及其分散液的制備、不同空穴傳輸層的制備、基于各傳輸材料體系的反式器件的制備與表征,最終得到基于NiO_x的最優(yōu)器件,功率轉(zhuǎn)換效率超過15%。(2)通過對鈣鈦礦層制備工藝的優(yōu)化,選擇醋酸鉛作為鉛源,基于一步法旋涂無反溶劑制備工藝與反溶劑工藝(甲苯)進(jìn)行對比,且基于甲苯摸索合適的反溶劑滴加時間及其規(guī)律。隨后在無反溶劑工藝前提下,選擇合適鉛源制備鈣鈦礦薄膜,并在此基礎(chǔ)上對前驅(qū)體進(jìn)行摻雜,得到了高重復(fù)性的高效率器件,最優(yōu)器件的轉(zhuǎn)換效率超過17%。(3)通過三類不同的添加劑探究了不同機(jī)理下添加劑對于鈣鈦礦層形貌的影響,進(jìn)而討論對于器件起到的不同優(yōu)化作用。主要工作包括:碳量子點(diǎn)對于晶界的鈍化作用(基于該體系的器件效率超過18%)、相近結(jié)構(gòu)純無機(jī)鈣鈦礦鐵酸鉍晶核的引入(基于該體系的器件效率超過15%)、無機(jī)鹽NH_4SCN的晶粒尺寸的優(yōu)化(基于該工藝的鈣鈦礦薄膜晶粒尺寸達(dá)到2.7μm)。
【圖文】：

圖 1.2 鈣鈦礦太陽能電池器件效率 2013 年至今的發(fā)展趨勢太陽能電池的發(fā)展礦太陽能電池的早期研究太陽能電池是一種采用有機(jī)-無機(jī)雜化鹵化鈣鈦礦作為器件的吸光。傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)通常具有三維的 ABX3八面體構(gòu)型示，其結(jié)構(gòu)具備獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和電傳導(dǎo)性[10]。A 代表正一價(jià)的有甲胺離子 MA+，甲脒離子 FA+，銫離子 Cs+），B 為正二價(jià)的金屬2+，錫離子 Sn2+），X 則常為鹵素陰離子（氟 F-，氯 Cl-，溴 Br-）[1

圖 1.2 鈣鈦礦太陽能電池器件效率 2013 年至今的發(fā)展趨勢太陽能電池的發(fā)展太陽能電池的早期研究陽能電池是一種采用有機(jī)-無機(jī)雜化鹵化鈣鈦礦作為器件的吸光傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)通常具有三維的 ABX3八面體構(gòu)型示，其結(jié)構(gòu)具備獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和電傳導(dǎo)性[10]。A 代表正一價(jià)的胺離子 MA+，甲脒離子 FA+，銫離子 Cs+），B 為正二價(jià)的金屬，錫離子 Sn2+），X 則常為鹵素陰離子（氟 F-，，氯 Cl-，溴 Br-）
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4

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本文編號：2695664