本文關(guān)鍵詞：碳基鈣鈦礦太陽能電池的制備與界面研究

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【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池從2009年發(fā)展至今,其光電轉(zhuǎn)化效率從3.8%提高至21.1%,幾乎可以和單晶硅的光電轉(zhuǎn)化效率(25.6%)相媲美。但存在的一些問題限制其大規(guī)模的生產(chǎn)及應(yīng)用,譬如通常需要昂貴的有機(jī)半導(dǎo)體材料作為空穴傳輸層,和蒸鍍一層貴金屬(Au或Ag)作為背電極,并且鈣鈦礦吸光層不穩(wěn)定。常規(guī)方法制備的鈣鈦礦太陽能電池材料成本高,對設(shè)備要求也很高。因而,降低鈣鈦礦太陽能電池的制備成本,提高電池的穩(wěn)定性,是目前急需解決的技術(shù)難題。碳材料具有種類豐富、導(dǎo)電性好、成本低及易操作等優(yōu)點(diǎn),其中疏水性碳電極材料是優(yōu)良的金屬電極替代材料。本論文嘗試了兩種不同結(jié)構(gòu)及組成的碳電極材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用,從以下幾個方面進(jìn)行了研究:(1)摸索基于多孔碳基背電極鈣鈦礦太陽能電池制備工藝。我們發(fā)現(xiàn)在FTO/c-Ti O2/m-Ti O2/m-Zr O/m-C異質(zhì)結(jié)薄膜基底上,鈣鈦礦前驅(qū)體溶液對基底的浸潤性直接影響著前驅(qū)體溶液在基底內(nèi)部的擴(kuò)散,決定了溶液是否能夠到達(dá)m-Ti O2層以形成良好的m-Ti O2:CH3NH3Pb I3的P-N互穿型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。為提高鈣鈦礦前驅(qū)體溶液對基底的浸潤性,我們嘗試采用多種溶劑對基底進(jìn)行前處理,通過J-V曲線的測試發(fā)現(xiàn)DMF溶液前處理后可降低多孔層對鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的表面張力。此外,除了改變基底的浸潤性,基底中每層功能性薄膜的厚度及退火溫度也對電池光電轉(zhuǎn)化性能有很大影響。(2)摸索基于自支撐碳基背電極鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝。電池結(jié)構(gòu)為FTO/c-Ti O2/m-Ti O2/CH3NH3Pb I3/f-C,采用快速結(jié)晶法制備鈣鈦礦吸光層,我們發(fā)現(xiàn)氯苯的滴加時間對鈣鈦礦薄膜的成膜質(zhì)量至關(guān)重要,滴加過早吸光膜易呈放射狀,滴加過晚對CH3NH3Pb I3晶體的析出幾乎無影響。此外,鈣鈦礦層的退火溫度也是重要影響因素,通過SEM和XRD的表征可以看出它在很大程度上影響CH3NH3Pb I3的晶化度以及晶體顆粒的尺寸。對于自支撐碳膜,我們選擇了成膜后電阻小、導(dǎo)電性好,且具有一定柔韌性的碳漿制備自支撐碳膜,通過優(yōu)化熱壓溫度和時間,改善其與鈣鈦礦吸光層的界面接觸,降低界面電阻。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽能電池 多孔碳膜 自支撐碳膜 滴涂法 熱壓法
【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9-21
• 1.1 引言9-11
• 1.2 太陽能電池的發(fā)展11-13
• 1.3 鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展13-15
• 1.4 鈣鈦礦太陽能電池的常見結(jié)構(gòu)與工作原理15-18
• 1.5 碳基背電極在太陽能電池中的應(yīng)用18-20
• 1.6 本論文主要研究課題20-21
• 第2章 實驗原料與方法21-28
• 2.1 實驗藥品及實驗儀器21-23
• 2.1.1 實驗藥品21-22
• 2.1.2 實驗儀器22-23
• 2.2 碳基鈣鈦礦太陽能電池的制備23-24
• 2.3 太陽能電池的主要參數(shù)24-25
• 2.3.1 實驗中太陽光模擬器的光源信息24
• 2.3.2 短路電流24
• 2.3.3 開路電壓24
• 2.3.4 填充因子24-25
• 2.3.5 光電轉(zhuǎn)化效率25
• 2.4 材料表征及測試方法25-28
• 2.4.1 伏安特性曲線25
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡25-26
• 2.4.3 X-射線衍射儀26
• 2.4.4 四探針測試儀26-28
• 第3章 滴涂法制備碳基鈣鈦礦太陽能電池28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 滴涂法制備碳基鈣鈦礦太陽能電池的實驗流程28-29
• 3.3 各功能層的表面形貌29-32
• 3.3.1 TiO_2介孔層的表面形貌29-30
• 3.3.2 ZrO_2多孔層的表面形貌30-31
• 3.3.3 多孔碳層的表面形貌31-32
• 3.4 鈣鈦礦太陽能電池的測試32-42
• 3.4.1 碳層與阻擋層的潤濕性32-37
• 3.4.2 CH_3NH_3PbI_3結(jié)晶溫度與時間對電池性能的影響37-39
• 3.4.3 電子傳輸層和介孔層厚度的優(yōu)化39-42
• 3.5 太陽能電池的穩(wěn)定性測試42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第4章 熱壓法制備碳基鈣鈦礦太陽能電池45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 熱壓法制備鈣鈦礦太陽能電池的實驗流程45-46
• 4.3 自支撐碳膜的制備46-48
• 4.4 鈣鈦礦吸光層的制備48-52
• 4.5 熱壓工藝的優(yōu)化條件52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-64
• 致謝64

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王曉莉,姚熹;復(fù)雜組成鈣鈦礦材料中的納米分相[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;1995年09期

2 莊志強(qiáng);王蘊(yùn)輝;施紅陽;;鈮鎂酸鉛類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電多晶體的制備技術(shù)[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1992年03期

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4 李福q，

本文編號：772349