為了解決人類發(fā)展過程中遇到的能源緊缺,能源結構不合理以及環(huán)境污染等問題,尋找穩(wěn)定的可再生能源成為一個世界級研究熱點。太陽能取之不盡用之不竭,是最有希望的可再生能源來源之一�；诎雽w光伏效應的太陽能電池可以直接將光能轉換為電能。目前商業(yè)化的硅太陽能電池在制備過程中的高能耗和復雜工藝阻礙了其進一步應用。鹵素鈣鈦礦ABX₃材料因具有原料廉價,制備工藝簡單等優(yōu)點得到研究人員的關注。基于鈣鈦礦的單結太陽能電池效率已經(jīng)從3.8%提高到23.3%,效率值與商業(yè)化的硅太陽能電池相當。然而大部分研究的鈣鈦礦太陽能電池使用Pb元素對環(huán)境不友好,含Sn鈣鈦礦材料則是潛在的替代材料之一。在含Sn鈣鈦礦材料中,純無機化合物CsSnBr₃具有優(yōu)異的物理化學性能。本文主要以CsSnBr₃為研究對象,以下研究旨在為提升CsSnBr₃太陽能電池效率提供指導意義:（1）對制備CsSnBr₃粉末前驅(qū)體的原料SnBr₂進行了提純。優(yōu)化CsSnBr₃單晶生長工藝后,得到高質(zhì)... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鈣鈦礦太陽能電池的結構
    1.3 鹵素鈣鈦礦薄膜和電池制備方法
    1.4 鈣鈦礦材料結構特征及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 FASnI_3
        1.4.2 MASnI_3
        1.4.3 MASnBr_3
        1.4.4 CsSnI_3
        1.4.5 CsSnBr_3
    1.5 三維錫鈣鈦礦材料中缺陷類型和電池制備過程工藝補償
    1.6 鈣鈦礦單晶探測器
    1.7 本章小結及研究方向
第2章 實驗條件
    2.1 主要實驗試劑和實驗儀器
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 粉末X射線衍射分析
        2.2.2 單晶X射線衍射分析
        2.2.3 紫外可見近紅外光譜
        2.2.4 X射線光電子能譜和紫外光電子能譜
        2.2.5 熒光光譜
        2.2.6 熱重分析和差熱分析
        2.2.7 橢圓偏振光學參數(shù)測量
        2.2.8 綜合物性測量
        2.2.9 量子效率測量系統(tǒng)
    2.3 理論計算方法
第3章 Cs SnBr_3原料制備與晶體生長
    3.1 引言
    3.2 實驗路線
    3.3 SnBr_2 的制備與提純
    3.4 CsSnBr_3 前驅(qū)體粉末的制備
    3.5 CsSnBr_3 晶體生長工藝優(yōu)化
    3.6 表面活性劑對晶體形貌的影響
    3.7 本章小結
第4章 Cs SnBr_3介電常數(shù)、激子結合能和穩(wěn)定性的研究
    4.1 引言
    4.2 研究路線
    4.3 不同頻率的介電常數(shù)測量
        4.3.1 光學常數(shù)n,k與光學介電常數(shù)ε_(Eg)′的測量
        4.3.2 頻率為kHz-MHz的介電常數(shù)ε′測量
        4.3.3 小結
    4.4 激子結合能理論計算及測量
        4.4.1 激子結合能理論計算值
        4.4.2 激子結合能實驗測量值
        4.4.3 小結
    4.5 穩(wěn)定性
    4.6 本章小結
第5章 Cs SnBr_3晶體的光譜,載流子壽命的計算及測量
    5.1 引言
    5.2 研究路線
    5.3 CsSnBr_3 晶體光譜學研究
        5.3.1 晶體的的吸收光譜及穩(wěn)態(tài)熒光光譜
        5.3.2 CsSnBr_3 晶體表面光電子能譜分析
    5.4 計算CsSnBr_3晶體載流子擴散長度
        5.4.1 CsSnBr_3 晶體的瞬態(tài)熒光光譜
        5.4.2 CsSnBr_3 晶體電導率和霍爾效應的測量
        5.4.3 計算及小結
    5.5 計算CsSnBr_3晶體的載流子壽命
        5.5.1 CsSnBr_3 單晶光探測器及性能研究
        5.5.2 實驗直接測量CsSnBr_3載流子擴散長度
        5.5.3 計算及小結
    5.6 本章小結
第6章 CsSnBr_3光探測器中載流子的有效擴散和收集
    6.1 引言
    6.2 研究路線
    6.3 CsSnBr_3 晶體的E_(vac)~(VBM)和E_(vac)~(CBM)測量和計算
        6.3.1 通過UPS測量CsSnBr_3的E_(vac)~(VBM)
        6.3.2 通過密度泛函理論計算CsSnBr_3的E_(vac)~(VBM)
    6.4 TQB提高CsSnBr_3光探測器載流子收集效率
        6.4.1 CsSnBr_3和MAPbBr_3晶體和薄膜制備及測試
        6.4.2 電子傳輸層材料TQB的制備
        6.4.3 CsSnBr_3 光探測器結構優(yōu)化及制備
        6.4.4 CsSnBr_3 光探測器載流子收集效率的提高
    6.5 本章小結
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3177183