本文關(guān)鍵詞：有機-無機雜化鈣鈦礦材料的制備及在光伏電池和光檢測器中的應(yīng)用

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【摘要】：隨著能源問題的日漸突出,太陽能的開發(fā)與利用備受重視。近幾年,鈣鈦礦太陽能電池掀起了光伏領(lǐng)域的研究熱潮。鈣鈦礦作為直接半導(dǎo)體材料,在太陽能電池中既可作為光吸收層,又具備傳輸電子和空穴的能力,其物理和化學(xué)性質(zhì)引起了人們的廣泛關(guān)注。本論文選擇了有機-無機雜化鈣鈦礦中的CH3NH3Pb I3作為研究對象,開展了材料合成條件的優(yōu)化,并探索了器件結(jié)構(gòu)對性能的影響。主要進行了以下幾方面的研究:1.合成了CH3NH3PbI3鈣鈦礦單晶材料,并制得了基于鈣鈦礦的太陽能電池。利用UV-Vis、XRD、SEM等技術(shù)對所得單晶的結(jié)構(gòu)進行了表征。研究表明該材料屬于四面體晶型的單晶納米片以及納米線結(jié)構(gòu),具備有400 nm-790 nm的寬光譜吸收。將該材料應(yīng)用于太陽能電池的功能器件制備,得到了10%左右的能量轉(zhuǎn)化效率。2.研究了鈣鈦礦生長過程中反應(yīng)時長與反應(yīng)溫度的影響。通過對比連續(xù)反應(yīng)與間斷反應(yīng)中不同反應(yīng)時長以及不同反應(yīng)溫度下材料的生長狀況,優(yōu)化器件工藝,獲得膜層制備可控、器件效率較高的鈣鈦礦太陽能電池。3.將WS2-P3HT復(fù)合納米材料用作一種新型的空穴傳輸材料(HTM),制備了新型的鈣鈦礦太陽能電池。通過將聚-3-己基噻吩(P3HT)分散于WS2的氯仿溶液,合成了WS2-P3HT有機-無機復(fù)合納米材料。將此復(fù)合材料用于鈣鈦礦太陽能電池器件中HTM修飾,取得了增強的光電轉(zhuǎn)換效率。4.制備了基于二氧化鈦的鈣鈦礦光檢測器,研究了二氧化鈦形貌對檢測器性能的影響。合成了具有不同形貌的二氧化鈦,包括緊密型(c-TiO2)、介孔型(m-TiO2)以及混合型(c-TiO2/m-TiO2)二氧化鈦等。在此基礎(chǔ)上采用室溫連續(xù)沉積的方法制備了CH3NH3PbI3薄膜,獲得了基于perovskite/TiO2材料的光檢測器。探索了二氧化鈦類型對鈣鈦礦光檢測影響,證明了介孔型二氧化鈦能更有利于鈣鈦礦光檢測器性能提升。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦 太陽能電池 空穴傳輸材料 光檢測器
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-25
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展8-10
• 1.2 鈣鈦礦型（perovskite）太陽能電池10-19
• 1.2.1 有機-無機雜化鈣鈦礦材料的基本性質(zhì)10-11
• 1.2.2 鈣鈦礦型（perovskite）太陽能電池的發(fā)展11-12
• 1.2.3 鈣鈦礦型（perovskite）太陽能電池的工作原理和電池結(jié)構(gòu)12-15
• 1.2.4 鈣鈦礦型（perovskite）太陽能電池空穴傳輸材料的應(yīng)用15-18
• 1.2.5 鈣鈦礦型（perovskite）太陽能電池的展望18-19
• 1.3 鈣鈦礦（perovskite）材料在光電子技術(shù)領(lǐng)域的其它發(fā)展應(yīng)用19-24
• 1.4 本文選題思路24-25
• 第二章 鈣鈦礦太陽能電池的制備及性能優(yōu)化25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗過程25-29
• 2.2.1 實驗材料25-26
• 2.2.2 實驗設(shè)備及表征儀器26-27
• 2.2.3 材料的制備27
• 2.2.4 鈣鈦礦太陽能電池器件的制備27-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-40
• 2.3.1 鈣鈦礦材料表征與分析29-34
• 2.3.2 鈣鈦礦太陽能電池的性能研究34
• 2.3.3 反應(yīng)時長對鈣鈦礦太陽能電池的性能影響34-35
• 2.3.4 反應(yīng)溫度對鈣鈦礦太陽能電池的性能影響35-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 有機-無機復(fù)合納米材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用探索41-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 實驗過程42-44
• 3.2.1 實驗材料42-43
• 3.2.2 實驗設(shè)備及表征儀器43
• 3.2.3 不同空穴傳輸材料的制備43-44
• 3.2.4 基于有機-無機復(fù)合納米材料WS2-P3HT的鈣鈦礦太陽能電池器件的制備44
• 3.3 結(jié)果與討論44-50
• 3.3.1 有機-無機復(fù)合納米材料WS2-P3HT的基本表征與分析44-48
• 3.3.2 WS2-P3HT作為電池空穴傳輸層性能研究48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于鈣鈦礦材料的光檢測器的研究52-60
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實驗過程53-55
• 4.2.1 實驗材料53
• 4.2.2 實驗設(shè)備及表征儀器53-54
• 4.2.3 鈣鈦礦光檢測器的制備54-55
• 4.3 結(jié)果與討論55-59
• 4.3.1 鈣鈦礦光檢測器性質(zhì)研究55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論與展望60-63
• 5.1 主要結(jié)論60-61
• 5.2 研究展望61-63
• 參考文獻63-77
• 在學(xué)期間的研究成果77-78
• 致謝78

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