近年來,由于鈣鈦礦太陽能電池具有光譜響應范圍寬,載流子傳輸距離長,制備工藝簡單,成本低廉等優(yōu)勢成為當今最具前景的光伏技術(shù)之一。從2009年被發(fā)現(xiàn)開始,鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展速度超出了人們的預期,平均以每年提高2%左右的光電轉(zhuǎn)換效率不斷刷新紀錄。目前常用方法制備的鈣鈦礦太陽能電池器件的鈣鈦礦層表面晶粒不完整,晶體缺陷較大,器件工作時對電子-空穴對的分離以及活性層電荷傳輸造成較大的阻滯效應,從而對器件的光電轉(zhuǎn)換效率以及穩(wěn)定性造成較大影響。此外,構(gòu)成電池器件重要組成部分的電荷傳輸層的材料和處理工藝也會影響電池的效率和穩(wěn)定性。針對以上問題,本研究主要在電荷傳輸層的材料設計、處理工藝以及鈣鈦礦吸光層的優(yōu)化等方面做了大量研究和探討,具體工作包括以下幾點:（1）采用溶劑蒸汽退火方法研究了spiro-OMeTAD層的形態(tài)控制,通過優(yōu)化相關參數(shù)顯著改善了CH₃NH₃PbI₃基鈣鈦礦太陽能器件的性能。研究發(fā)現(xiàn),使用溶劑蒸汽退火可以得到一個表面更加光滑的spiro-OMeTAD層,鈣鈦礦/spiro-OMeTAD與spiro-OMeTAD/金... 

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 太陽能電池的發(fā)展歷程
    1.2 鈣鈦礦太陽能電池研究進展
    1.3 鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理
        1.3.1 鈣鈦礦太陽能電池的層狀結(jié)構(gòu)
        1.3.2 鈣鈦礦太陽能電池的工作原理
    1.4 鈣鈦礦太陽能電池的性能參數(shù)-光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)
    1.5 提升鈣鈦礦太陽能電池器件效率的研究策略
        1.5.1 改善鈣鈦礦吸光層的晶體缺陷
        1.5.2 基團及離子摻雜法
        1.5.3 采用新空穴傳輸層或者電子傳輸層材料改善電荷傳輸效率
    1.6 鈣鈦礦太陽電池當前面臨的問題
    1.7 本研究的意義
第2章 鈣鈦礦太陽能電池制備方法及表征手段
    2.1 鈣鈦礦太陽能電池制備方法
        2.1.1 一步溶液沉積法
        2.1.2 兩步溶液沉積法
        2.1.3 氣相沉積法
    2.2 鈣鈦礦太陽能電池制備過程
        2.2.1 反式器件制備過程
        2.2.2 正式器件的制備過程
    2.3 鈣鈦礦太陽能電池器件性能相關表征手段
        2.3.1 伏安特性曲線(J-V Characteristics)
        2.3.2 單色光光電轉(zhuǎn)換效率(IPCE)
        2.3.3 電化學阻抗譜(EIS)
        2.3.4 空間電荷限制電流(SCLC)
        2.3.5 暗電流密度特性
        2.3.6 掃描電子顯微鏡圖像(SEM)
        2.3.7 原子力顯微鏡圖像(AFM)
        2.3.8 紫外-可見吸收光譜(UV-vis)
        2.3.9 時間分辨光致發(fā)光(TRPL)
        2.3.10 紫外光電子能譜(UPS)
        2.3.11 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.12 X射線衍射(XRD)
        2.3.13 接觸角(Contact Angle)
第3章 溶劑蒸汽退火控制空穴傳輸層形貌對鈣鈦礦太陽能電池性能影響
    3.1 研究背景
    3.2 實驗部分
        3.2.1 器件制備
        3.2.2 器件性能表征
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 醇蒸汽退火優(yōu)化空穴傳輸層對反式鈣鈦礦太陽能電池性能影響
    4.1 研究背景
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 器件制備過程
        4.2.3 表征手段
        4.2.4 理論模擬
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第5章 溶劑效應改性鈣鈦礦薄膜的形態(tài)對二維鈣鈦礦太陽能電池性能影響
    5.1 研究背景
    5.2 實驗部分
        5.2.1 器件制備
        5.2.2 器件表征
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
第6章 基于非富勒烯受體電子傳輸層的反式二維鈣鈦礦太陽能電池性能研究
    6.1 研究背景
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗設備
        6.2.2 制備過程
        6.2.3 器件表征
    6.3 結(jié)果與討論
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Recent Progress in High-efficiency Planar-structure Perovskite Solar Cells[J]. Yang Zhao,Qiufeng Ye,Zema Chu,Feng Gao,Xingwang Zhang,Jingbi You.  Energy ＆ Environmental Materials. 2019(02)
[2]Carbon Materials in Perovskite Solar Cells: Prospects and Future Challenges[J]. Victoria Ferguson,S.Ravi P.Silva,Wei Zhang.  Energy ＆ Environmental Materials. 2019(02)
[3]Vacuum-free fabrication of high-performance semitransparent perovskite solar cells via e-glue assisted lamination process[J]. Hengkai Zhang,Yaokang Zhang,Guang Yang,Zhiwei Ren,Wei Yu,Dong Shen,Chun-Shing Lee,Zijian Zheng,Gang Li.  Science China（Chemistry）. 2019(07)



本文編號：3704034