本文關鍵詞：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域的研究熱潮。鈣鈦礦作為直接半導體材料,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,其物理和化學性質引起了人們的廣泛關注。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,并探索了器件結構對性能的影響。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等技術對所得單晶的結構進行了表征。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構,具備有400 nm-790 nm的寬光譜吸收。將該材料應用于太陽能電池的功能器件制備,得到了10%左右的能量轉化效率。2.研究了鈣鈦礦生長過程中反應時長與反應溫度的影響。通過對比連續(xù)反應與間斷反應中不同反應時長以及不同反應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-無機復合納米材料。將此復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。
【關鍵詞】：鈣鈦礦 太陽能電池 空穴傳輸材料 光檢測器
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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構12-15
• 1.2.4 鈣鈦礦型（perovskite）太陽能電池空穴傳輸材料的應用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）材料在光電子技術領域的其它發(fā)展應用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 反應時長對鈣鈦礦太陽能電池的性能影響34-35
• 2.3.4 反應溫度對鈣鈦礦太陽能電池的性能影響35-40
• 2.4 本章小結40-41
• 第三章 有機-無機復合納米材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用探索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 結果與討論44-50
• 3.3.1 有機-無機復合納米材料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 結果與討論55-59
• 4.3.1 鈣鈦礦光檢測器性質研究55-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第五章 結論與展望60-63
• 5.1 主要結論60-61
• 5.2 研究展望61-63
• 參考文獻63-77
• 在學期間的研究成果77-78
• 致謝78

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