本文關(guān)鍵詞：氨基酸用于二氧化鈦界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池研究

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【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的有機(jī)無機(jī)雜化太陽能電池,近年來已日益成為研究的熱點,其效率也超過20%。目前,對于鈣鈦礦太陽能電池界面修飾的研究還相對較少。本課題主要通過采用生物分子氨基酸對電池陰極界面進(jìn)行修飾,使得陰極界面功函數(shù)與活性層LUMO能級匹配,從而達(dá)到提高電池效率的目的。主要內(nèi)容如下:采用氨基酸修飾ITO和TiO_2表面并研究修飾前后界面特性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),氨基酸修飾后,ITO和Ti O2表面粗糙度變化不大。通過XPS對氨基酸/ITO和氨基酸/TiO_2界面進(jìn)行表征,證明了氨基酸能夠通過水熱反應(yīng)吸附在ITO和TiO_2表面上;通過UPS對不同氨基酸不同溶劑修飾ITO和TiO_2后其功函數(shù)的表征,表明賴氨酸甲醇溶液對ITO和TiO_2修飾效果最好,其功函數(shù)下降分別為1.1 eV和1.2 eV。對于PAN:CH_3NH_3PbI_3體系器件,通過改變氨基酸生長條件研究氨基酸修飾TiO_2薄膜后器件性能變化。經(jīng)過各種工藝方案的對比,得到氨基酸修飾TiO_2薄膜最佳工藝方案。該方案采用濃度為3 mg/ml的賴氨酸甲醇溶液通過在反應(yīng)釜中與表面涂有TiO_2的基片反應(yīng)120 min,之后進(jìn)行真空抽干。通過這種方案制備的器件性能最好,開路電壓、短路電流、填充因子和轉(zhuǎn)換效率分別為1.00 V、21.53 mA/cm2、0.54和11.61%。而沒有經(jīng)過氨基酸修飾的器件轉(zhuǎn)換效率可達(dá)12.51%,各項性能參數(shù)均優(yōu)于修飾后的器件。經(jīng)分析,主要是氨基酸與PAN親和性較強(qiáng)并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)致使活性層分層兩方面的原因造成的。此外,對柔性結(jié)構(gòu)的器件進(jìn)行了探索,得到了效率為0.85%的器件。對于PbCl2:CH_3NH_3I體系器件,同樣對比了各種工藝方案的效果。通過研究,得出了最佳工藝方案,即采用濃度為3 mg/ml的賴氨酸甲醇溶液通過在反應(yīng)釜中與表面涂有TiO_2的基片反應(yīng)120 min。通過該方案獲得了開路電壓、短路電流、填充因子和轉(zhuǎn)換效率分別為0.83 V、19.51 mA/cm2、0.53和8.64%的器件。對比沒有進(jìn)行界面修飾的PbCl2:CH_3NH_3I體系器件其性能得到了提高。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽能電池 TiO_2 氨基酸 界面修飾
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)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4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 鈣鈦礦太陽能電池10-14
• 1.2.1 鈣鈦礦太陽能電池簡介10-12
• 1.2.2 鈣鈦礦太陽能電池的機(jī)理12-13
• 1.2.3 鈣鈦礦太陽能電池的性能參數(shù)13-14
• 1.3 電池界面修飾14-17
• 1.4 生物材料17-19
• 1.4.1 氨基酸18
• 1.4.2 多肽18-19
• 1.5 課題研究內(nèi)容及創(chuàng)新性19-20
• 第2章 實驗方法20-30
• 2.1 實驗材料與設(shè)備20-21
• 2.2 材料的制備及表征方法21-26
• 2.2.1 CH_3NH_3PbI_3的制備及表征21-24
• 2.2.2 納米TiO_2材料的制備及表征24-26
• 2.3 界面的修飾及其表征26-27
• 2.3.1 氨基酸修飾ITO玻璃26
• 2.3.2 氨基酸修飾二氧化鈦26-27
• 2.3.3 界面表征方法27
• 2.4 鈣鈦礦太陽能電池的制備和表征27-30
• 2.4.1 氨基酸修飾的鈣鈦礦太陽能電池制備27-29
• 2.4.2 鈣鈦礦太陽能電池的表征29-30
• 第3章 氨基酸修飾金屬氧化物界面性能研究30-41
• 3.1 前言30
• 3.2 氨基酸/ITO雜化界面的制備及表征30-34
• 3.2.1 氨基酸/ITO雜化界面的制備31
• 3.2.2 氨基酸/ITO雜化界面XPS表征31-32
• 3.2.3 氨基酸/ITO雜化界面原子力顯微鏡32-33
• 3.2.4 氨基酸/ITO雜化界面UPS表征33-34
• 3.3 氨基酸/TiO_2雜化界面的制備及表征34-40
• 3.3.1 氨基酸/TiO_2雜化界面的制備35
• 3.3.2 氨基酸/TiO_2雜化界面XPS表征35-37
• 3.3.3 氨基酸/TiO_2雜化界面原子力顯微鏡37-38
• 3.3.4 氨基酸/TiO_2雜化界面UPS表征38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 界面修飾對電池性能影響及分析41-64
• 4.1 前言41
• 4.2 界面修飾對PAN:CH_3NH_3PbI_3體系器件性能影響41-57
• 4.2.1 干燥方式對電池性能影響42-43
• 4.2.2 不同氨基酸溶劑對電池性能影響43-45
• 4.2.3 不同氨基酸修飾界面對電池性能影響45-47
• 4.2.4 氨基酸濃度對電池性能影響47-49
• 4.2.5 水熱反應(yīng)時間對電池性能影響49-50
• 4.2.6 界面修飾前后電池性能研究50-55
• 4.2.7 界面修飾對柔性電池性能影響研究55-57
• 4.3 界面修飾對PbCl_2:CH_3NH_3I體系器件性能影響57-63
• 4.3.1 氨基酸溶劑對電池性能影響58-59
• 4.3.2 不同氨基酸對電池性能影響59-60
• 4.3.3 氨基酸濃度對電池性能影響60-62
• 4.3.4 水熱反應(yīng)時間對電池性能影響62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 致謝71

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：728328