發(fā)布時間：2021-04-14 04:01

　　有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料具有較高的吸收系數(shù)、較長的載流子擴(kuò)散長度,可以調(diào)節(jié)的帶隙,可在低溫下溶液法制備等優(yōu)點(diǎn),成為太陽能電池、電致發(fā)光及光電探測器等光電器件的研究熱點(diǎn)。但是在大晶粒、高質(zhì)量薄膜制備等方面上仍然相當(dāng)困難,薄膜結(jié)晶機(jī)理研究仍然較少。本文針對鈣鈦礦材料存在的這些問題,研究了鈣鈦礦薄膜的后處理和大有機(jī)離子鹵化物摻雜對鈣鈦礦形貌和結(jié)晶的影響,探討了制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的方法,以及改善的薄膜質(zhì)量對太陽能電池器件性能的提高。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）利用MASCN溶液后處理MAPbI3薄膜,改善薄膜結(jié)晶尺寸,提高電池的性能。采用MASCN溶液后處理MAPbI3薄膜,制備出結(jié)晶顆粒大小在1μm,結(jié)晶性較好的薄膜。優(yōu)化了 MASCN溶液的濃度,當(dāng)MASCN溶液濃度為4mg ml-1時,得到的薄膜結(jié)晶顆粒均勻,致密性良好,結(jié)晶好的MAPbI3薄膜。MASCN溶液后處理可以減少薄膜表面和內(nèi)部的缺陷,提高載流子的提取效率,將鈣鈦礦電池的效率從14.29%提高到17.83%,同還可以有效地減小J-V滯后效應(yīng)。（2）制備了大晶粒的2D/3D復(fù)合鈣鈦礦薄膜,有效減少了薄膜內(nèi)部的缺陷,消除了器件的... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２碲化鎘、砷化鎵和銅銦鎵硒化物薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖［８］

??二：??圖１－２碲化鎘、砷化鎵和銅銦鎵硒化物薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖［８］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＧａＡｓ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ?（ａ），?ＣＩＧＳ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ?（ｂ），?ＣｄＴｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ?（ｃ）［８１．??碲化鎘是直接帶隙半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為１．４５?ｅＶ，光譜吸收范圍比較寬，??材料對溫度變化不敏感，具有較好的環(huán)境穩(wěn)定性。經(jīng)過不斷的發(fā)展，碲化鎘薄膜電??池的效率不斷提高，目前這類電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了２２．１％［６』，具有很好的應(yīng)??用前景。但是由于Ｃｄ材料對環(huán)境有害，而且Ｔｅ元素是稀有元素，含量稀少，限制了??其在市場的應(yīng)用。ＧａＡｓ薄膜的禁帶寬度為１．４２?ｅＶ，擁有很強(qiáng)的光吸收譜，較高的??電子遷移率，并可以通過氣相沉積等方法制備，能量轉(zhuǎn)換效率也比較高，ＮＲＥＬ認(rèn)??證的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了２７．８％［６］

Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｕｂｉｃ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ＡＢＸ３［１４］．??鈣鈦礦材料通常是具有立方體結(jié)構(gòu)的ＡＢＸ３，最早被發(fā)現(xiàn)的鈣鈦礦材料是??ＣａＴｉＣｂ，這一結(jié)構(gòu)是根據(jù)俄羅斯的地質(zhì)學(xué)家Ｌ．Ａ．Ｐｅｒｏｖｓｋｉ命名的。從圖１－４中可以??看出，在ＡＢＸ３結(jié)構(gòu)中，Ａ代表１價有機(jī)陽離子，位于立方晶體結(jié)構(gòu)的八個頂角，??Ｂ為２價金屬離子，位于體心，Ｘ—種鹵族元素（Ｉ、Ｃ１或者Ｂｒ），位于六個面心，??保持系統(tǒng)的電中性。其中Ａ的離子半徑大小必須能夠填充到鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中，即Ａ??必須可以填充到ＢＸ６的八面體結(jié)構(gòu)框架中［３２］。通常Ａ材料選用ＭＡ、ＦＡ??Ｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ（ＥＡ）和Ｃｓ＋等，這些半徑較小的有機(jī)陽離子，Ｂ選用Ｐｂ２＋、Ｓｎ２＋或??Ｇｅ２＋。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定是由離子之間的距離決定的，不同的離子組成鈣鈦礦??ＡＢＸ３所形成的結(jié)構(gòu)的概率和晶體穩(wěn)定性可以通過容忍因子ｔ和八面體因子ｇ來確??定［３３】。容忍因子ｔ定義為Ａ和Ｘ之間的距離與Ｂ和Ｘ之間的距離比值，可由下面??公式來表示，通過ｔ的值可以確定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。??⑴）??其中Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｘ分別代表Ａ、Ｂ、Ｘ離子的半徑


本文編號：3136617