本文關(guān)鍵詞：蒸汽輔助沉積法制備甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜的微觀結(jié)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾年來,有機(jī)-無機(jī)混合鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于具有高效率和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),發(fā)展迅速,全固態(tài)鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池效率迅速地增長(zhǎng)到20%以上,具有廣泛的應(yīng)用前景。鹵化鉛鈣鈦礦是一種直接帶隙材料,并在整個(gè)可見光波段中展現(xiàn)出了強(qiáng)吸光能力,其光學(xué)吸收系數(shù)高于104 cm-1。鈣鈦礦材料是雙極性的,可以同時(shí)傳輸電子和空穴,且電子和空穴具有非常大的傳輸距離,一般可以達(dá)到100 nm以上,甚至可以超過1微米,這就使得器件中的鈣鈦礦薄膜可以制備得很厚來充分吸收太陽(yáng)光能量。薄膜鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率主要由鈣鈦礦薄膜、空穴傳輸層以及電子傳輸層的性質(zhì)決定。其中,鈣鈦礦薄膜的形貌和結(jié)晶性能夠直接影響載流子的傳輸與復(fù)合,對(duì)電池光電轉(zhuǎn)化效率有很大影響,所以鈣鈦礦薄膜的制作工藝在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備中至關(guān)重要。鈣鈦礦薄膜的制備靈活多樣,目前鈣鈦礦薄膜制備方法大體上可以分為一步法、兩步法等。一步法主要有一步溶液旋涂法、雙源共蒸發(fā)法等;兩步法則主要有浸泡法、兩步旋涂法、蒸汽輔助沉積法等。盡管溶液旋涂法制備鈣鈦礦薄膜簡(jiǎn)單快速,但溶液旋涂制備的鈣鈦礦薄膜往往表現(xiàn)出薄膜覆蓋率不高,形貌差異較大,從而導(dǎo)致鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備重復(fù)性較低。采用雙源共蒸法制備的鈣鈦礦薄膜具有很多優(yōu)點(diǎn),如薄膜雜質(zhì)缺陷少、結(jié)構(gòu)致密且表面均一性好,但是它需要高真空環(huán)境,對(duì)設(shè)備要求很高,消耗能量巨大。與溶液旋涂法和雙源共蒸法相比,蒸汽輔助沉積法制得的鈣鈦礦薄膜具有完全的表面覆蓋率、低的表面粗糙度和較大尺寸的晶粒,制膜質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)溶液法,且整個(gè)制備過程對(duì)真空度無要求,也比共蒸法經(jīng)濟(jì)環(huán)保,因此這一方法兼具了前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。然而目前這種方法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)低于溶液旋涂法和雙源共蒸法制備的器件效率,有必要進(jìn)一步優(yōu)化薄膜工藝,大幅提升器件效率。本文進(jìn)一步改進(jìn)了蒸汽輔助沉積法制備鈣鈦礦薄膜的制備方法,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)流程與制備工藝。通過調(diào)控鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)時(shí)鈣鈦礦前驅(qū)體碘化鉛薄膜襯底的溫度,更為可控地優(yōu)化鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)條件。采用同步輻射掠入射X射線衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction,GIXRD)結(jié)合掃描電鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)、紫外可見吸收譜(UV-Visible Absorption Spectroscopy)等表征方法證明鈣鈦礦前驅(qū)體碘化鉛薄膜襯底溫度對(duì)制備的鈣鈦礦薄膜質(zhì)量具有重要的作用:較低的碘化鉛薄膜襯底溫度有助于鈣鈦礦晶粒的形成,其結(jié)晶性、晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)取向均較好,同時(shí)具有較高的光吸收性能;當(dāng)?shù)饣U薄膜襯底溫度升高時(shí),所制備的鈣鈦礦薄膜結(jié)晶性變?nèi)?晶體擇優(yōu)生長(zhǎng)取向明顯變差,光吸收性能隨之下降。
【關(guān)鍵詞】：同步輻射掠入射X射線衍射 鈣鈦礦薄膜 改良的蒸汽輔助沉積法 碘化鉛襯底溫度
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O484;TM914.42
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 太陽(yáng)能電池的發(fā)展11
• 1.2 太陽(yáng)能電池的分類11-14
• 1.2.1 硅基太陽(yáng)能電池11-12
• 1.2.2 以碲化鎘和銅銦鎵硒化物為代表的薄膜太陽(yáng)能電池12-13
• 1.2.3 有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池13
• 1.2.4 染料敏化太陽(yáng)能電池13
• 1.2.5 量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池13
• 1.2.6 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池13-14
• 1.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池14-20
• 1.3.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展14-15
• 1.3.2 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介15
• 1.3.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與工作原理15-17
• 1.3.4 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的常見制備方法17-18
• 1.3.5 蒸汽輔助沉積法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池18-20
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容及意義20-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器與表征方法21-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.3 蒸汽輔助沉積法制備鈣鈦礦薄膜樣品的表征方法22-31
• 2.3.1 紫外－可見吸收譜23
• 2.3.2 同步輻射掠入射X射線衍射23-29
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡29-31
• 第三章 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的改進(jìn)型蒸汽輔助沉積法31-36
• 3.1 ITO導(dǎo)電玻璃的處理31
• 3.2 甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜樣品的制備31-32
• 3.2.1 碘化鉛薄膜的制備31
• 3.2.2 甲胺鉛碘鈣鈦礦層的蒸汽輔助沉積法制備31-32
• 3.2.3 甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜的退火處理32
• 3.3 改進(jìn)和創(chuàng)新32-36
• 第四章 碘化鉛薄膜襯底溫度對(duì)蒸汽輔助沉積法制備甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響36-43
• 4.1 甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜樣品的制備36-37
• 4.1.1 碘化鉛溶液配制36
• 4.1.2 ITO導(dǎo)電玻璃的處理36
• 4.1.3 旋涂鈣鈦礦前驅(qū)體碘化鉛薄膜36
• 4.1.4 甲胺鉛碘鈣鈦礦層的蒸汽輔助沉積法制備36-37
• 4.1.5 甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜的退火處理37
• 4.2 碘化鉛薄膜襯底溫度對(duì)甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜結(jié)晶性的影響37-40
• 4.3 碘化鉛薄膜襯底溫度對(duì)甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜形貌的影響40-41
• 4.4 碘化鉛薄膜襯底溫度對(duì)甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜光吸收的影響41-43
• 第五章 總結(jié)與展望43-44
• 參考文獻(xiàn)44-49
• 研究成果49-50
• 致謝50

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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  本文關(guān)鍵詞：蒸汽輔助沉積法制備甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜的微觀結(jié)構(gòu)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：321998