太陽能是一種綠色、清潔、可持續(xù)的能源,太陽能市場在過去的十年里取得飛速發(fā)展。在基于太陽能資源的光伏產(chǎn)業(yè)中,有機-無機鈣鈦礦太陽能電池與其他材料的太陽能電池（如多晶硅太陽能電池）相比,其原料儲備十分豐富、不需要稀土材料、成本低。另外還具有能帶可調(diào)節(jié)、光吸收性能優(yōu)異、載流子擴散長度長等等不俗的光電特性。作為第三代光伏產(chǎn)業(yè),鈣鈦礦太陽能電池為下一代光伏產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代提供了十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。目前通過手套箱制備的鈣鈦礦太陽能電池的效率已經(jīng)達到25.2%,由于高效率的雜化鈣鈦礦太陽能電池對水氧敏感的特性,制備過程中通常都在充滿惰性氣體的手套箱中完成。然而手套箱中操作困難、購置手套箱的成本高、很難在手套箱中實現(xiàn)量產(chǎn)、制備流程也相當復雜。而鈣鈦礦太陽能電池的大面積化也是難點,目前實驗室制備的鈣鈦礦太陽能電池器件的有效面積大部分是0.04cm²,遠遠達不到商業(yè)化的程度,這既是挑戰(zhàn)也是機遇。本論文的主要研究點是圍繞著在空氣中制備大面積有機-無機鈣鈦礦太陽能電池,論文開展的工作如下:（1）在空氣中,將反溶劑法（AS）工藝改良為熱旋涂法（HS）,并利用反溶法和熱旋涂法,獲得光滑均... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

017年中國能源消費結(jié)構(gòu)比例從終端消費部門所耗的能源品種圖中所示，第二產(chǎn)業(yè)中，煤炭和電力為主要的

第一章緒論7效率[78]。另外Chiang等人通過加熱來加速溶劑的揮發(fā)，在有效面積為25.2cm2的大面積器件上獲得最高效率14.3%的大面積鈣鈦礦太陽能電池[79]。另外物理法還有吹氣[80]和真空閃蒸法[81]，均能利于溶劑的揮發(fā)�；瘜W法指的是在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入添加劑，改變其化學組成或者鈣鈦礦的結(jié)晶動力學，以此來獲得高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。如Jiang等人在FAPbI3（CsCH3COO/IPA）溶液中引入Cs+離子，獲得了14.6%的光電轉(zhuǎn)換效率[82]，其有效面積為12cm2。Zhang等人把氯化乙胺（EACl）作為添加劑，加入鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中，將16cm2的電池組件效率提升到11%[83]。圖1-6部分大面積薄膜制備工藝。（a）軟膜覆蓋法（SCD）；（b）指壓板法；（c）吹氣法目前高效率的鈣鈦礦太陽能電池都是基于實驗室手套箱內(nèi)的小面積條件下實現(xiàn)的。至今鮮有對于大面積的鈣鈦礦太陽能電池的報道，尤其是在空氣中制備更是寥寥無幾。究其原因是大面積的器件受到許多因素的影響。對于大面積的鈣鈦礦太陽能電池，薄膜的均勻性和致密性十分重要，薄膜不能有明顯的孔洞，因為蒸鍍電極時，整個電極都會覆蓋在薄膜表面，若是有孔洞，電極將被蒸鍍到孔洞之中，使得正負電極相連，整個器件被短路。對小面積器件而言缺陷密度是影響器件性能的主要因素，但對于大面積器件，缺陷密度和缺陷的數(shù)量都會導致器件性能的大幅度下降，大面積器件不僅要求薄膜均勻致密覆蓋率高，還要求薄膜的晶粒尺寸大，因為晶粒尺寸小意味著晶界的數(shù)量多，由于晶格斷裂以及鈣鈦礦制備過程中需要退火，在這個過程中，有機陽離子基團會蒸發(fā)，所以許多深能級缺陷都存在與晶界和表面處。因此大面積鈣鈦礦太陽能電池的制備和性能提升十分困難。

電子科技大學碩士學位論文10第二章鈣鈦礦太陽能電池概論2.1鈣鈦礦材料鈣鈦礦是一種具備特定晶體結(jié)構(gòu)的化合物，最初是指化學式為CaTiO3的礦石結(jié)構(gòu)，后來泛指所有與CaTiO3具有相似晶體結(jié)構(gòu)的材料。鈣鈦礦的名稱來源于俄羅斯礦物學家L.A.Perovski，后來將鈣鈦礦的化學通式定為ABX3[50]。其中的A、B均為陽離子，X為陰離子。鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。A陽離子通常為甲胺（CH3NH3+，MA）、甲脒（HC(NH2)2+，F(xiàn)A）等有機陽離子或者銫（Cs+）等無機金屬陽離子；B陽離子通常為鉛（Pb2+）離子、錫（Sn2+）等；X陰離子為鹵素元素，如氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）。圖2-1鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)圖典型的鈣鈦礦材料通常是有6個X陰離子圍繞著陽離子B構(gòu)成一個正八面體，陽離子A則位于八面體的空位處。這種結(jié)構(gòu)的鹵素X共頂點連接，組成三維網(wǎng)絡(luò)，將八面體之間的空隙擴充，能允許較大尺寸的離子填入，當出現(xiàn)了晶格的缺陷時，仍然能保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，這將有助于缺陷的遷移。對于不同的鈣鈦礦材料，其晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要由八面體因子μ和容忍因子t決定，公式為：μ=RBRX(2-1)t=（RA+RB）√2（RB+RX）(2-2)以上公式中RA、RB、RX分別代表A、B、X的離子半徑。一般的0.80≤t≤1.1，0.44≤μ≤0.90。當0.89≤t≤1.0，鈣鈦礦呈立方相晶體結(jié)構(gòu)。當t＜0.89時，鈣鈦礦的對稱性較差，不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)為四角或斜方晶體，此時。圖2-2所示[50]為鈣鈦礦

【參考文獻】：
期刊論文
[1]2017年中國能源流和碳流分析[J]. 于鵬偉,張豪,魏世杰,齊子睿.  煤炭經(jīng)濟研究. 2019(10)



本文編號：3545474