本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦太陽能電池中電子空穴傳輸層的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：新世紀(jì)以來全球經(jīng)濟飛速發(fā)展,人口不斷增加,能源供需矛盾惡化,能源危機制約著全球經(jīng)濟的進一步發(fā)展。太陽能以其分布廣泛、清潔、可再生等特點而被公認(rèn)為最具前景的新能源之一。太陽能電池基于光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能被人們所利用。因此開發(fā)低成本高效太陽能電池是實現(xiàn)太陽能資源利用的技術(shù)基礎(chǔ)。在近幾年來鈣鈦礦太陽能電池因具有高效、低成本、制備工藝簡單等優(yōu)點引起了廣泛關(guān)注。有機無機鹵素鉛鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)為CH3NH3PbX3,其中X為碘、氯、溴或為它們之間的混合物。鈣鈦礦材料擁有理想的光學(xué)帶隙、較高的吸光系數(shù)、長的載流子傳輸距離等特點。短短幾年之內(nèi)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)化效率從最初的3.8%迅速增長到21.02%,呈現(xiàn)出巨大的研究價值。本文首先對以CH3NH3PbI3-xClx為吸光層的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池和以CH3NH3PbI3為吸光層的體異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池分別進行了組裝和優(yōu)化。在對兩種類型鈣鈦礦電池進行組裝和優(yōu)化中,確定了以噴霧熱解二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦制備的二氧化鈦電子傳輸層的效果最佳,但是兩種類型的鈣鈦礦電池中電子傳輸層的最優(yōu)厚度不同。在制備CH3NH3PbI3-xClx吸光層時確定了以程序退火法100℃下退火90min鈣鈦礦薄膜致密勻一缺陷較少。在制備CH3NH3PbI3吸光層時,確定碘化鉛旋涂轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分鐘(r.p.m)和最佳浸泡在甲基碘化胺溶液中的時間為30s。通過上述優(yōu)化,平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池獲得了13.42%的光電轉(zhuǎn)化效率,體異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池獲得13.04%的光電轉(zhuǎn)化效率。高效鈣鈦礦電池大多以二氧化鈦為致密層,然而二氧化鈦的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)存在缺陷。在本文中首次通過釕摻雜改善二氧化鈦光電性質(zhì),并以CH3NH3PbI3-xClx為吸光層制備了平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池。釕摻雜比例影響著器件性能,當(dāng)摻雜濃度為0.01M時獲得電池最高光電轉(zhuǎn)化效率為15.70%,而未摻雜器件效率最高僅為13.42%。整流曲線表明了摻雜后致密層的整流效果增強。通過紫外可見光譜和紫外電子能譜表征了摻雜后半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶位置上移,使其與CH3NH3PbI3-xClx的導(dǎo)帶更加匹配,減小了能量損失。通過電化學(xué)阻抗譜表征了摻雜后器件的串聯(lián)電阻減小,并聯(lián)電阻增大。降低的串聯(lián)電阻表明電荷更加有效的正向傳輸,提高的并聯(lián)電阻表明了更少的電子空穴復(fù)合。在本文中也對新型致密層進行了初步的探究,成功制備了鋅錫氧多元氧化物。通過優(yōu)化鋅錫比例,制備出以CH3NH3PbI3-xClx為吸光層的鈣鈦礦電池獲得最高光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到9.58%,證明了鋅錫氧三元氧化物可以作為致密層應(yīng)用于鈣鈦礦電池之中。鈣鈦礦電池大多以Spiro-MeOTAD為空穴傳輸層,但其價格昂貴,并不是理想的空穴傳輸材料。因此在本文嘗試采用廉價碘化亞銅為無機空穴傳輸層,以電化學(xué)沉積的方法制備碘化亞銅薄膜。并組裝出反式鈣鈦礦太陽能電池,光電轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)到2.70%。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽電池 釕摻雜二氧化鈦 錫鋅氧多元氧化物 碘化亞銅
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 太陽能電池研究的重要意義14
• 1.2 太陽能電池的發(fā)展歷程14-19
• 1.2.1 晶體硅太陽能電池15-16
• 1.2.2 多元化合物薄膜電池16-17
• 1.2.3 新型太陽能電池17-19
• 1.3 鈣鈦礦太陽能電池簡介19-26
• 1.3.1 鈣鈦礦電池的發(fā)展歷程19-22
• 1.3.2 鈣鈦礦電池工作機理22-26
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容和意義26-28
• 第二章 鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝與表征28-38
• 2.1 實驗藥品28-29
• 2.2 實驗儀器29-30
• 2.3 鈣鈦礦太陽能電池制備工藝30-33
• 2.3.1 導(dǎo)電玻璃的刻蝕與清洗31
• 2.3.2 致密層制備31-32
• 2.3.3 介孔層制備32
• 2.3.4 鈣鈦礦層的制備32
• 2.3.5 空穴傳輸層的制備32-33
• 2.3.6 對電極的制備33
• 2.4 鈣鈦礦太陽能電池的表征33-36
• 2.4.1 太陽能電池的光伏曲線33-35
• 2.4.2 太陽能電池的入射單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(IPCE)35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第三章 兩種不同類型鈣鈦礦電池的組裝與優(yōu)化38-52
• 3.1 平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池的組裝與優(yōu)化38-46
• 3.1.1 致密層的優(yōu)化38-43
• 3.1.2 鈣鈦礦層的優(yōu)化43-46
• 3.2 體異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池的優(yōu)化46-50
• 3.2.1 致密層的優(yōu)化46-47
• 3.2.2 介孔層的優(yōu)化47-48
• 3.2.3 鈣鈦礦層的優(yōu)化48-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 第四章 以釕摻雜二氧化鈦和鋅錫氧多元氧化物為致密層的研究52-70
• 4.1 釘摻雜的二氧化鈦提高平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池性能52-64
• 4.1.1 引言52
• 4.1.2 器件制備52
• 4.1.3 表征與測試52-53
• 4.1.4 結(jié)果與討論53-64
• 4.2 鋅錫氧三元氧化物致密層的研究64-68
• 4.2.1 引言64
• 4.2.2 實驗部分64
• 4.2.3 結(jié)果與討論64-68
• 4.3 本章小結(jié)68-70
• 第五章 以碘化亞銅為無機空穴傳輸層的研究70-76
• 5.1 引言70
• 5.2 實驗部分70-71
• 5.2.1 電化學(xué)沉積法制備碘化亞銅70-71
• 5.2.2 反式鈣鈦礦太陽能電池組裝71
• 5.3 結(jié)果與討論71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-84
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-86
• 導(dǎo)師和作者簡介86-87
• 附件87-88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 錢柳;丁黎明;;鈣鈦礦太陽電池的工作機理及性能的主要影響因素[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2015年04期

2 朱立峰;石將建;李冬梅;孟慶波;;多孔TiO_2層厚度對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響[J];化學(xué)學(xué)報;2015年03期

3 孟慶波;;量子點太陽能電池技術(shù)概況[J];新材料產(chǎn)業(yè);2013年03期

4 劉偉慶;寇東星;蔡墨朗;胡林華;戴松元;;染料敏化太陽電池阻抗特性研究[J];化學(xué)進展;2012年05期

  本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦太陽能電池中電子空穴傳輸層的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：445932