【摘要】：由于生態(tài)環(huán)境的惡化以及現(xiàn)有能源的缺乏等問題的涌現(xiàn),太陽能作為未來人類的重要能源被給予了高度的期待。具有制備方法簡單,可調(diào)帶隙,高載流子遷移率,大吸收系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)的鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)被認(rèn)為是非常有前景的光伏器件。與目前占據(jù)市場的硅基太陽能電池相比,PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)也相差無幾(單晶硅太陽能電池的效率約為25%)。PSCs的發(fā)展非常迅速,2019年P(guān)SCs的光電轉(zhuǎn)換效率已創(chuàng)新紀(jì)錄至24.2%!為了促進(jìn)PSCs的進(jìn)一步發(fā)展,許多內(nèi)容還需深入研究。鈣鈦礦吸光層的質(zhì)量對(duì)PSCs性能的影響尤為重要,不僅是因其形貌特征,還有其結(jié)晶性,缺陷密度,晶界數(shù)量等。本文通過添加劑工程的方法,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,制備高質(zhì)量鈣鈦礦以及空穴傳輸層薄膜,優(yōu)化其界面接觸,提高PSCs的光電轉(zhuǎn)化效率。主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)通過溶劑處理方法對(duì)鈣鈦礦吸光層進(jìn)行表面改性,酞菁鎳(NiPc)作為添加劑溶入反溶劑氯苯(CB)中,形成混合物。在鈣鈦礦結(jié)晶完成之前,將混合物滲入鈣鈦礦表面以改善鈣鈦礦層與空穴傳輸層(HTL)的界面接觸。該方法提高了鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量,增強(qiáng)了電荷轉(zhuǎn)移效率,并有效地抑制了載流子的復(fù)合。獲得最佳的PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)19.18%,填充因子(FF)為74.38%。(2)界面的非輻射復(fù)合損失是PSCs所面臨的主要挑戰(zhàn)之一,其嚴(yán)重影響了器件的光電性能,穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。將四丁基溴化銨(TBAB)作為添加劑摻入到鈣鈦礦前驅(qū)液中制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜。TBAB能夠鈍化鈣鈦礦表面,改善鈣鈦礦薄膜的覆蓋率,減少了薄膜的針孔數(shù)量,并降低了界面陷阱態(tài)密度,非輻射復(fù)合得以降低。組裝的最優(yōu)器件的PCE為20.16%,開路電壓(V_(oc))為1.119V,比原始器件的PCE高2.6%。(3)在空穴傳輸層前驅(qū)液(spiro-OMeTAD)中添加適量的雙四丁基銨重鉻酸鹽(TBADC),制備高質(zhì)量無針孔空穴傳輸層。TBADC能夠氧化spiro-OMeTAD并且改善了HTL薄膜的質(zhì)量,提高了載流子的提取率,降低了HTL/perovskite界面的非輻射復(fù)合,進(jìn)而提高了PSCs的光伏性能。組裝的PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率為19.3%,V_(oc)為1.126V。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4

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