鈣鈦礦電池具有高效率、低成本、易制備等優(yōu)點,是一種非常有發(fā)展前景的新型太陽能電池。然而存在的電流電壓滯后效應及器件長效穩(wěn)定性等問題嚴重制約了其大規(guī)模的應用與發(fā)展。如何在保證高效率的基礎上,抑制滯后效應的發(fā)生,并提高器件的穩(wěn)定性是目前需要攻破的主要問題。本論文旨在制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池。首先著眼于制備具有高光吸收和結晶性的鈣鈦礦吸光層,并引入添加物繼續(xù)優(yōu)化吸光層形貌和結晶性,然后通過元素摻雜調控電子傳輸層與鈣鈦礦吸光層的能級匹配,提高載流子分離傳輸效率,以抑制滯后效應,最后在鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層之間沉積疏水界面層,以提高器件的環(huán)境穩(wěn)定性。具體研究內容如下:（1）在兩步法制備鈣鈦礦吸光層的過程中,將氯苯作為反溶劑誘導致密碘化鉛轉化為多孔結構,結合吸收譜和x射線衍射譜研究了不同形貌碘化鉛對鈣鈦礦晶相轉化的影響。通過氯苯反溶劑處理制備了具有均勻致密無孔洞的鈣鈦礦薄膜,并提高了鈣鈦礦吸光層的光吸收和結晶性。這主要是由于氯苯反溶劑處理可在致密碘化鉛薄膜使表面和內部產生大量的孔洞,為鹵化甲胺溶液的滲入提供了空間和通道,使其與底層碘化鉛充分接觸并反應,提高了碘化鉛到鈣鈦礦的晶相轉化效率。組... 

【文章來源】：北京科技大學北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數】：107 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同種類鈣欽礦材料的能級分布

圖２．２半導體材料禁帶寬度和極限光電轉換效率關系圖??此外，Ａ、Ｂ、Ｘ位的元素所占比例的不同，會對鈣鈦礦材料能級分布產生極??大的影響，如圖２．３所示。對于Ａ位，通常原子半徑越小，帶隙越大，原子半徑??越大，帶隙越�。摺＠�，ＣｓＰｂＩ３的帶隙為１．７３ｅＶ，?ＭＡＰｂＩ３的帶隙為１．５５ｅＶ，??ＦＡＰｂＩ３的帶隙為１．４８?ｅＶ。對于Ｘ位，通常Ｂｒ基摻雜會引起帶隙增加，例如，ＭＡＰｂＩ３??鈣鈦礦的帶隙為１．５５ｅＶ，ＭＡＰｂＢｒ３的帶隙為２．２ｅＶ。因此，通過對Ａ、Ｂ、Ｘ位??元素的協同調控，可實現鈣鈦礦帶隙的連續(xù)調控。??－３．０?—?Ａ?＾?Ｘ?１．５??？３．５－?篇?羽?．．．．５４）??．?，?－Ｗｒ?Ｓ６９?濟??利二?＇?Ｍ勒?－ｒ，?？?羽??－５．０－?．５４２?鱗?－５．２??＾?，３?鉍如紀?Ｍ?“?＾?Ｈ?島氣尨：、５??—６．０－?

?０．０５７?ｍｏｌ／ｌ．?０．０６３?ｍｏｌ／Ｌ??圖２．６兩步法不同條件制備的鈣鈦礦薄膜形貌．（ａ）不同濃度的甲胺碘溶液，（ｂ）熱退火，??（ｃ）溶劑退火。??３．氣相法??氣相法（ｖａｐｏｒ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ）主要米用蒸發(fā)纟丐鈦礦材料的一種或多種來??制備鈣鈦礦薄膜。由于氣相比液相接觸更加均勻緊密，故產生的薄膜質量也更高。??ＭＡＰｂＩ３的高溫分解溫度在３５０°Ｃ，若蒸發(fā)源為ＭＡＰｂＩ３，蒸發(fā)過程中會發(fā)生分解，??因此需采用雙源進行蒸發(fā)沉積。Ｓｎａｉｔｈ教授首采用？１）（：１２和＾＾１雙源沉積法，制??備了均勻致密的的鈣鈦礦薄膜，如圖２．７?（ａ）所示，獲得了?１５．４％的光電轉換效率??ｍ。但此方法難以控制，Ｃｕｉ教授采用連續(xù)氣相沉積法（如圖２．７?（ｂ）），先沉積一??層Ｐｂｌ２，在沉積一層ＭＡＬ連續(xù)進行，制備高質量鈣鈦礦薄膜ｌ２６１。Ｙａｎｇｙａｎｇ教授??首先液相法沉積一層Ｐｂｌ２薄膜，然后采用ＭＡ丨氣體與其反應生成鈣鈦礦，由于??ＭＡＩ所需蒸發(fā)溫度較低


本文編號：3620794