本文關鍵詞：基于納米多孔金背電極的無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有機無機雜化鈣鈦礦型化合物CH3NH3PbI3/CH3NH3PbBr3在2009年首次被引入到太陽電池中,基于這類功能材料的鈣鈦礦太陽電池(Perovskite solar cell,PSC)的光電轉換效率迅速提升到目前的22.1%。這得益于以CH3NH3PbI3為代表的關鍵材料的優(yōu)良材料物理特性,如其為直接帶隙半導體,帶隙寬度為1.5eV,光譜吸收范圍從300nm-800nm,具有高的光吸收系數(shù)。該材料還具有電荷傳輸?shù)碾p極性,而且材料的載流子遷移率高、擴散長度長。有關鈣鈦礦太陽電池的研究是近年來新型光伏材料、物理、器件研究的熱點之一大多數(shù)的高效鈣鈦礦太陽電池都需要使用空穴傳輸材料,如spiro-MeOTAD、P3HT等,這類材料通常比較昂貴,提高了器件的成本。而且有空穴傳輸層的器件結構相對復雜,對器件的穩(wěn)定性也不利。人們認識到無空穴傳輸成型鈣鈦礦太陽電池可以較好的解決這一問題。由于電池中沒有空穴傳輸層,光生空穴需要直接從CH3NH3PbI3功能層傳輸?shù)奖畴姌O,這就要求背電極不但要具有良好的導電性,而且其材料的功函數(shù)必須與CH3NH3PbI3的價帶匹配。目前符合要求的主要有碳材料和金。雖然碳材料作為背電極是不錯的選擇,然而其較弱的導電性通常需要增加電極的厚度來解決,不利于器件的集成性的提高。在本研究工作中,我們利用納米多孔金作為無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的背電極,設計了一種特殊的器件結構,將CH3NH3PbI3直接填充到介孔層和納米多孔金的孔隙中,這種結構降低了高性能電池對鈣鈦礦功能層形貌、質量的苛刻要求。我們使用一步旋涂法、連續(xù)沉積法和兩步旋涂法分別制備鈣鈦礦功能層,將CH3NH3PbI3填充到孔隙結構中。研究了不同方法制備的CH3NH3PbI3的填充效果和結晶性及其對器件光電轉換性能的影響。我們發(fā)現(xiàn)CH3NH3PbI3的填充效果是影響器件光電轉換性能的最主要的因素。兩步旋涂法制備的填充效果最好,其器件光電轉換效率達到7.99%。同時,我們研究了介孔A1203層對器件性能的影響以及器件的遲滯現(xiàn)象。本研究工作提出了一個新的可用于無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的背電極材料。
【關鍵詞】：納米多孔金 背電極 無空穴傳輸層型 鈣鈦礦太陽電池
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-27
• 1.1 鈣鈦礦太陽電池簡介9-15
• 1.1.1 有機無機雜化鈣鈦礦型化合物CH_3NH_3PbX_3的結構及物理性質10-12
• 1.1.2 鈣鈦礦太陽電池的工作原理12-14
• 1.1.3 鈣鈦礦太陽電池的研究熱點與難點14-15
• 1.2 鈣鈦礦太陽電池的器件結構15-19
• 1.2.1 鈣鈦礦太陽電池器件結構的發(fā)展15-16
• 1.2.2 常規(guī)結構鈣鈦礦太陽電池16-18
• 1.2.3 非常規(guī)結構的鈣鈦礦太陽電池18-19
• 1.3 鈣鈦礦太陽電池中鈣鈦礦功能層的制備方法19-23
• 1.3.1 溶液法20-22
• 1.3.2 氣相法22-23
• 1.3.3 氣相輔助溶液法23
• 1.4 納米多孔金簡介23-24
• 1.5 本論文的選題依據(jù)和意義24-27
• 第二章 鈣鈦礦太陽電池的制備與表征27-37
• 2.1 實驗材料27-28
• 2.2 實驗過程28-30
• 2.2.1 原料合成28
• 2.2.2 器件制備28-30
• 2.3 表征測試30-37
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)分析30-31
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)表征31-32
• 2.3.3 聚焦離子束(FIB)樣品加工32-34
• 2.3.4 太陽電池J-V性能測試34-37
• 第三章 制備方法對基于納米多孔金背電極的無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的影響37-55
• 3.1 基于納米多孔金背電極的無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的結構設計37-40
• 3.2 不同制備方法對CH_3NH_3PbI_3的結晶性和形貌的影響40-45
• 3.2.1 XRD表征與討論40-42
• 3.2.2 SEM表征與討論42-45
• 3.3 不同制備方法對器件性能的影響45-51
• 3.3.1 器件性能測試46-48
• 3.3.2 器件遲滯現(xiàn)象測試與分析48-50
• 3.3.3 器件的可重復性表征50-51
• 3.4 結晶性和形貌與器件性能的關系51
• 3.5 改善制備方法的嘗試51-55
• 第四章 總結與展望55-56
• 參考文獻56-61
• 攻讀碩士學位期間獲得的學術成果和獎勵61-62
• 致謝62-64

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  本文關鍵詞：基于納米多孔金背電極的無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：287589