隨著能源需求總量持續(xù)不斷攀升,能源供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整步伐加快,太陽能光伏技術(shù)有望成為緩解目前環(huán)境、能源供給壓力的最有效解決方案。鈣鈦礦太陽能電池PSCs作為第三代新型太陽能電池的典型代表,以其可溶液制備、低成本、吸光系數(shù)高、帶隙可調(diào)節(jié)、雙載流子傳輸特性等優(yōu)點成為新的研究熱點。經(jīng)過短短十年時間的發(fā)展,光電轉(zhuǎn)化效率PCE從最初的3.8%提升至25.2%,PSCs器件的綜合光電性能得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但要將PSCs真正推向商業(yè)化大規(guī)模實際應(yīng)用場景仍有很多問題需要解決,針對現(xiàn)階段PSCs研究面臨的現(xiàn)狀和問題,本篇論文主要圍繞提升空穴傳輸層HTL導(dǎo)電性、空穴提取效率、改善鈣鈦礦薄膜質(zhì)量、提高器件光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性開展研究。主要實驗內(nèi)容、結(jié)論如下:（1）在PSCs中,空穴傳輸層的導(dǎo)電性能和載流子提取性能對器件光電轉(zhuǎn)化效率提升具有重要意義。為了優(yōu)化空穴傳輸層的光電性能我們首次把具有較強(qiáng)奪電子能力的碘iodine作為一種氧化性p-型摻雜劑引入到spiro-OMeTAD溶液中,對spiro-OMeTAD形成有效氧化,使體系內(nèi)的氧化態(tài)spiro-OMeTAD陽離子自由基含量增加,進(jìn)而通過改善HTL電導(dǎo)率... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

理想鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)示意圖

鈣鈦礦太陽能電池內(nèi)部主要包括透明導(dǎo)電氧化物涂層玻璃基板(FTO或ITO)、n-型半導(dǎo)體電子傳輸層(ETL)、鈣鈦礦層(PAL)、p-型半導(dǎo)體空穴傳輸層(HTL)、背電極(metal或carbon電極)。根據(jù)有無介孔支架層可以分為平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)[48]、介孔-平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)[49]兩大類,如圖1.4所示,依據(jù)ETL和HTL的沉積順序不同可以詳細(xì)分為正式n-i-p型介孔結(jié)構(gòu)PSCs、反式p-i-n型介孔結(jié)構(gòu)PSCs、正式n-i-p型平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)PSCs、反式p-i-n型平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)PSCs,通過優(yōu)化器件功能層和結(jié)構(gòu)還發(fā)展出三介觀介孔型結(jié)構(gòu)和疊層結(jié)構(gòu)等。(1) 介孔-平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)：介孔結(jié)構(gòu)PSCs是借鑒最初DSSCs器件的架構(gòu)組成,通常由透明導(dǎo)電氧化物玻璃基板FTO、阻擋空穴傳輸電子的致密阻擋層TiO2、起支撐框架作用的介孔層TiO2或Al2O3、受光激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對的鈣鈦礦吸光層PAL、阻擋電子傳輸空穴的HTL、背電極Au組成。鈣鈦礦晶體顆粒滲入介孔支架層中,一方面受到介孔支架的限制作用確保了鈣鈦礦薄膜形貌的高重現(xiàn)性,另一方面充分的吸附作用保證PAL可以吸收充足的光,鈣鈦礦層的厚度通常大于介孔支架層,即鈣鈦礦層可以對介孔支架層形成良好的覆蓋,從而避免了與HTL的直接接觸,降低了漏電現(xiàn)象帶來的器件開路電壓損失,有效的提高了電池器件的Voc,同時在一定程度上使遲滯現(xiàn)象也得到改善。

▽：指激子復(fù)合淬滅。研究發(fā)現(xiàn),電池器件內(nèi)部的光電子注入ETL(過程1)和空穴注入HTL(過程2)是同時存在的,值得指明的是光電子從鈣鈦礦界面注入ETL之前還需要借助鈣鈦礦本身雙極性載流子傳輸特性,從鈣鈦礦內(nèi)部擴(kuò)散傳輸?shù)浇缑嫣�。在電池器件�?nèi)部,過程(3)、(4)、(5)、(6)所涉及到的激子淬滅、復(fù)合過程對電池光電性能是起負(fù)面作用的,通過優(yōu)化材料性能、器件結(jié)構(gòu)、摻雜、界面工程等途徑降低減弱該過程,進(jìn)而能夠提高器件效率和光電性能。


本文編號：2957960