當(dāng)前,有機(jī)-無機(jī)鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）已顯示出巨大的進(jìn)步。PSCs具有光電轉(zhuǎn)化效率（PCE）高,成本低,制作工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)。簡單平面結(jié)構(gòu)的PSCs已成為一種未來最具競爭力的下一代光伏器件。載流子傳輸層（CTL）包括了電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL）,其對于PSCs至關(guān)重要。在常規(guī)的正置結(jié)構(gòu)PSCs中,HTL可以協(xié)助空穴提取,防止水和氧對于鈣鈦礦層的破壞,ETL可以有效傳輸電子,其良好的透光度有利于鈣鈦礦對光的吸收,在制備過程中,其親水的表面可以使鈣鈦礦前體液更好的鋪開。因此,構(gòu)建良好的CTL有望有效地提升PSCs的光電轉(zhuǎn)化效率（PCE）。Spiro-OMeTAD是一種常見的空穴傳輸材料（HTM）,但是這種材料在使用時需要摻雜多種氧化劑,且疏水性不好。本人開發(fā)了一種二維（2D）的六邊形片狀結(jié)構(gòu)的鉛（Pb）基金屬有機(jī)骨架（Pb-MOF）,通過實(shí)驗和模型分析,證明了該P(yáng)b-MOF與有機(jī)Spiro-OMeTAD層復(fù)合時,能夠進(jìn)行定向多維環(huán)繞的生長,從而形成多維微納框架（SP-MOF）。與Spiro-OMeTAD HTL層相比,具有多維微納框架的SP-MOF復(fù)合層具有更平滑... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同太陽能電池技術(shù)的效率圖

第一章緒論4圖1.2（a）正置和（b）倒置的PSCs的多層器件結(jié)構(gòu)[10]。Figure1.2Multiplelayereddevicestructureofa)forwardandb)inversedPSCs.1.3鈣鈦礦吸光層鈣鈦礦太陽能電池以吸光礦物CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)命名。許多具有ABX3化學(xué)計量的化合物都采用這種結(jié)構(gòu)，其中A和B分別是12和8坐標(biāo)陽離子，X是陰離子，鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)如圖1.3所示[11]。在許多ABX3結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦材料中，由于其具有高吸收系數(shù)，高載流子遷移率，長的電子-空穴擴(kuò)散長度，可調(diào)的直接帶隙和較長的電荷載流子壽命，使鈣鈦礦太陽能電池已成為研究最深入的光電器件之一。Mitzi等人首先在鈣鈦礦光電器件中使用含有鹵化物銨陽離子和Sn2+的鈣鈦礦，這為開發(fā)太陽能電池鈣鈦礦奠定了基礎(chǔ)[12]。最有效的鹵化鈣鈦礦型太陽能吸收劑由有機(jī)銨離子（CH3NH3+或NH=CHNH3+），Pb2+和鹵離子（I-，Br-）組成[11]。CH3NH3PbI3具有廣泛而強(qiáng)烈的吸光性，它是雙極性半導(dǎo)體（可以是n型或p型），并且其電荷載流子可以具有較長的擴(kuò)散長度和壽命，從而為用其制成的太陽能電池提供出色PCE。鈣鈦礦吸光材料的另一個優(yōu)點(diǎn)是低溫溶液處理能力，這有助于降低制造成本。盡管已經(jīng)制造了其他基于鹵化鈣鈦礦材料的光電器件，例如激光器，光電探測器和發(fā)光二極管，但基于這些材料的太陽能電池是研究最廣泛的器件。鈣鈦礦能夠利用研究歷史有20多年染料敏化電池和有機(jī)光伏電池的相關(guān)的開發(fā)能力。鈣鈦礦材料也有缺陷，首先，迄今為止，鉛元素一直是所有高性能鈣鈦礦電池的主要成分，其次，如果暴露于濕氣和紫外線輻射下，它們通常會發(fā)生降解。

安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1.3鈣鈦礦是晶體結(jié)構(gòu)，它用于光伏器件時，大陽離子A通常是甲基銨離子（CH3NH3+），小陽離子B是Pb2+，陰離子X是鹵素離子（通常為I-，但同時也包含Cl-和Br-）[11]。Figure1.3Perovskiteisacrystallinestructure.Forphotovoltaicallyinterestingperovskites,thelargecationAisusuallythemethylammoniumion(CH3NH3+),thesmallcationBisPbandtheanionXisahalogenion(usuallyI,butbothClandBrarealsoofinterest).1.4載流子傳輸層（CTL）1.4.1電子傳輸層（ETL）作為PSCs器件中重要的功能中間層，ETL發(fā)揮著重要作用。在正置平面結(jié)構(gòu)的PSCs中，可通過改善ETL的光透射特性來改善鈣鈦礦層的光吸收特性，ETL可以選擇性地傳輸電子并阻擋相鄰鈣鈦礦層中的空穴，通過其半導(dǎo)體能級特性來調(diào)節(jié)器件中的電荷載流子[13]。此外，鈣鈦礦層的質(zhì)量、結(jié)晶度以及光子激發(fā)的載流子的量受ETL影響，因為鈣鈦礦的晶體尺寸會受到下層ETL的疏水性的影響[14,15]。因此，為了獲得高的PCE，ETL需要根據(jù)其材料和納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)高透光率，匹配的半導(dǎo)體帶，合適的


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