【摘要】：有機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池,因其制備工藝溫和、光電轉(zhuǎn)換效率高并且成本低,是最具有應用潛力的新能源電池,然而降低鈣鈦礦中鉛的毒性以及擴展可穿戴柔性功能,是產(chǎn)業(yè)化應用的發(fā)展方向。本文研究了一種新型錫鉛合金鈣鈦礦太陽能電池的制備方法與基于云母基底的柔性鈣鈦礦太陽能電池的組裝工藝,并深入研究調(diào)控鈣鈦礦成分以及云母濕熱性能對電池光電轉(zhuǎn)換效率的影響。主要研究內(nèi)容包括以下兩個方面:(1)無機金屬錫直接置換有機鉛鹵化物,在70℃下,Sn與甲胺鉛碘(CH_3NH_3PbI_3或MAPbI_3)溶液之間進行取代反應,形成錫鉛混合鈣鈦礦薄膜,反應時間為1天時,Sn含量為15%,其光電轉(zhuǎn)換效率達到12.46%,成功制備出低毒性的鈣鈦礦太陽能電池。這種置換策略可以利用新的方向進一步探索不同的活性金屬,用較低溫度條件取代活性較低的有機金屬體系,既可降低環(huán)境污染又可以節(jié)約成本。(2)采用以層狀結(jié)構(gòu)導電云母為基底,制備p-i-n結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池,獲得最大光電轉(zhuǎn)換效率可達18%。在雙85的濕熱環(huán)境(85℃,85%RH)下,以云母為基底并且封裝的鈣鈦礦薄膜,在24 h內(nèi)其穩(wěn)定性保持90%,PET基鈣鈦礦在同一時期降解90%;電池效率在6 h內(nèi)可以保持80%以上,24 h后效率仍可維持原有效率的60%,基于PET的鈣鈦礦太陽能電池6 h后,幾乎失去了所有效率,良好的環(huán)境穩(wěn)定性為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化提供了進一步的發(fā)展。
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4
【圖文】：

- 2 -成最密立方堆積，可以穩(wěn)定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；B位元素離子半徑一般較小，與6個X陰離子配位，其占據(jù)立方密堆積中的八面體中心（如圖1-1所示），其通�？梢詻Q定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型。[5]如果A離子很小，或者B離子很大，更易生長成斜方晶系，菱形結(jié)構(gòu)或四方結(jié)構(gòu)，而不是理想的立方結(jié)構(gòu)。但是當A離子比較大時，鈣鈦礦更容易生長成二維層狀結(jié)構(gòu)[6]或者是一維鏈狀結(jié)構(gòu)，或者是其他超結(jié)構(gòu)[7]，例如

- 7 -電池的工作原理陽能電池主要由透明導電基底、電子極層組成。在接受太陽光照射時，鈦礦層吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對。子或者成為自由載流子，或者形成傳到電子傳輸層和空穴傳輸層收集后被透明導電基底收集；空穴從鈣收集，在此處與自由電子結(jié)合，形（c）介觀結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池圖 1-2 鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 鈣鈦礦太陽能電池大的研究進展1.3.1 Sn 基鈣鈦礦太陽能電池的研究進展低毒性的有機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSC）由于可以通過捕獲太陽光并將其轉(zhuǎn)化為環(huán)境友好和可持續(xù)的能量而引起了越來越多的關(guān)注和廣泛的研究。金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率在短短 10 年內(nèi)從 3.8％飆升至 24.2％[62, 63]。金屬鹵化物鈣鈦礦是一種杰出的光吸收材料和載流子轉(zhuǎn)運體，具有高的消光系數(shù)，優(yōu)異的雙極電荷遷移率，低激子結(jié)合能和可調(diào)節(jié)的帶隙[32, 64-68]。鈣鈦礦太陽能電池可通過溶液加工方法與高產(chǎn)量印刷和涂層技術(shù)相結(jié)合，輕松且經(jīng)濟高效地制備，這對于工業(yè)應用中實際和可擴展的太陽能收集具有吸引力。然而，穩(wěn)定性和毒性問題對于大規(guī)模制備鈣鈦礦太陽能電池是非常大的挑戰(zhàn)。隨圖 1-3 鈣鈦礦太陽能電池的工作原理圖

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本文編號：2767228