鈣鈦礦太陽(yáng)能電池從發(fā)現(xiàn)至今短短幾年時(shí)間內(nèi),其光電轉(zhuǎn)換效率已突破23%,可與已經(jīng)商業(yè)化的多晶硅太陽(yáng)能電池匹敵。鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量是決定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能最為關(guān)鍵的因素,傳統(tǒng)的一步溶液法因其對(duì)鈣鈦礦薄膜結(jié)晶生長(zhǎng)的不可控性,導(dǎo)致制備出的鈣鈦礦薄膜體內(nèi)和表面存在大量缺陷,這限制了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的提升。本論文通過采用噻唑作為添加劑加入到鈣鈦礦(CH_3NH_3PbI_3)前驅(qū)體溶液中,噻唑分子中S和N上的孤對(duì)電子能和Pb發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),有效調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶生長(zhǎng)的微觀環(huán)境,減少缺陷產(chǎn)生;在鈣鈦礦薄膜退火時(shí)引入蒸汽輔助退火法,能誘導(dǎo)鈣鈦礦薄膜表面重結(jié)晶,有效地改善薄膜的表面形貌和減少薄膜表面缺陷態(tài)密度。采用本論文方法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的填充因子(FF)高達(dá)0.82,光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)達(dá)17.98%,比未添加噻唑的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率高25%。制備的電池的穩(wěn)定性也有所提升,將未封裝的太陽(yáng)能電池暴露于相對(duì)濕度為50-60%,光照強(qiáng)度為100 mW/cm~2環(huán)境下60 min,性能保留率超過70%。溶劑工程是提升鈣鈦礦薄膜質(zhì)量的有效方法之一,但用反溶劑清洗過的鈣鈦礦薄膜表面會(huì)留下大量的缺陷,限制電池的效率進(jìn)一步提升。本論文選用吡啶(Pyridine)作為添加劑加入到反溶劑氯苯(CB)中,在滴加反溶劑清洗CH_3NH_3PbI_3薄膜時(shí),引入的吡啶分子中N原子上的孤對(duì)電子將與薄膜表面未配對(duì)的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),鈍化薄膜表面懸掛鍵,減少載流子的復(fù)合,提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能。本論文制備了不同體積比的V(Pyridine)/V(CB)混合反溶劑,測(cè)試結(jié)果顯示當(dāng)吡啶和氯苯的體積比為1:50時(shí)制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能最佳,電池內(nèi)部載流子復(fù)合減少,光電轉(zhuǎn)換效率為16.4%。相比于未添加吡啶的器件效率增長(zhǎng)8.5%。通過本論文工作,我們發(fā)現(xiàn)噻唑和吡啶能有效調(diào)控鈣鈦礦薄膜結(jié)晶生長(zhǎng),鈍化晶體缺陷提升鈣鈦礦薄膜質(zhì)量,進(jìn)而提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2;TM914.4
【部分圖文】：

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室公布的太陽(yáng)能電池最佳效率圖表

鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)圖

常見的鈣鈦礦材料的容忍因子值

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 曹久朋;劉德鶴;覃耀慰;劉建強(qiáng);;鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展[J];齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

本文編號(hào)：2830404