本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦太陽電池致密層的制備及其光伏性能的研究

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【摘要】：致密層作為平板鈣鈦礦太陽電池的重要組成部分之一,其材料的化學(xué)組成與厚度對(duì)平板鈣鈦礦太陽電池的光伏性能有很重要的影響,針對(duì)致密層的研究對(duì)平板鈣鈦礦太陽電池效率的優(yōu)化有一定的意義。本文以偏鎢酸銨的DMF/水溶液為前驅(qū)體溶液,采用旋涂-熱解法制備了不同厚度的WO_3薄膜,并將其作為鈣鈦礦太陽電池的致密層,組裝了結(jié)構(gòu)為FTO/WO_3/CH_3NH_3PbI3/spiro-OMeTAD/Au的平板鈣鈦礦太陽電池,測(cè)試和比較了其光伏性能,另外,氣相輔助法制備的CH_3NH_3PbI3鈣鈦礦薄膜用異丙醇的沖洗處理對(duì)相應(yīng)鈣鈦礦太陽電池光伏性能的影響進(jìn)行了分析,利用X-射線衍射儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和紫外-可見分光光度計(jì)對(duì)所制備的WO_3薄膜的晶相、形貌和吸收光譜進(jìn)行了表征分析；以異丙醇鎢的異丙醇溶液為前驅(qū)體溶液,通過旋涂-熱解法制備了高品質(zhì)的超薄WO_3致密層,對(duì)其晶相、形貌和吸收光譜進(jìn)行了表征分析,并探究了WO_3致密層的厚度對(duì)相應(yīng)的平板鈣鈦礦太陽電池光伏性能的影響；本論文通過旋涂鈦酸異丙酯的異丙醇弱酸溶液來制備三個(gè)不同厚度的TiO_2致密層,系統(tǒng)地研究了TiO_2致密層的厚度對(duì)平板鈣鈦礦太陽電池的光伏性能的影響,并運(yùn)用電化學(xué)阻抗譜對(duì)相應(yīng)平板鈣鈦礦太陽電池的界面電荷轉(zhuǎn)運(yùn)和復(fù)合情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,利用旋涂-熱解法制備的WO_3薄膜是沿著(200)晶相擇優(yōu)生長,是有著良好結(jié)晶度的致密均一的薄膜,基于厚度為62 nm的WO_3薄膜的平板鈣鈦礦太陽電池獲得了7.18%的最高光電轉(zhuǎn)換效率(η),開路電壓(V_(oc))為0.67 V,短路電流(Jsc)為18.46 mA·cm~(-2)及填充因子(FF)為0.62,而且用異丙醇沖洗處理氣相輔助法制備的CH_3NH_3PbI3鈣鈦礦薄膜能有效的提高平板鈣鈦礦太陽電池的光伏性能；本實(shí)驗(yàn)方法所得到的WO_3致密層是非晶的,是具有高品質(zhì)的超薄致密層,很均一緊密地完全覆蓋了下面的FTO襯底,基于厚度為15 nm的WO_3致密層的平板鈣鈦礦太陽電池獲得了10.14%的最高η,V_(oc)為0.77 V,Jsc為1812 mA·cm~(-2)及FF為0.73,且隨著致密層厚度的增加,相應(yīng)的平板鈣鈦礦太陽電池的η和V_(oc)降低,Jsc增加；利用旋涂-熱解法制備的TiO_2致密層是非晶的或者結(jié)晶度比較低,而且致密層表面非常的平坦,是一層均勻致密無針孔的薄膜�；诤穸葹�60 nm的TiO_2致密層的平板鈣鈦礦太陽電池獲得了12.64%的最高η,V_(oc)為0.92 V、Jsc為19.16 mA·cm~(-2)及FF為0.71,而且隨著致密層厚度的增加,相應(yīng)的平板鈣鈦礦太陽電池的η降低,V_(oc)和Jsc降低,FF增加,另外,隨著致密層厚度的增加,相應(yīng)的平板鈣鈦礦太陽電池的復(fù)合電阻減小,即電池內(nèi)部的電子與空穴的復(fù)合幾率變大。
【關(guān)鍵詞】：TiO_2致密層 WO_3薄膜 偏鎢酸銨溶液 厚度 平板鈣鈦礦太陽電池
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 引言16
• 1.2 太陽電池的分類16-20
• 1.2.1 硅基太陽電池16-18
• 1.2.2 化合物薄膜太陽電池18
• 1.2.3 聚合物太陽電池18-19
• 1.2.4 染料敏化太陽電池19-20
• 1.2.5 鈣鈦礦太陽電池20
• 1.3 鈣鈦礦太陽電池20-22
• 1.3.1 鈣鈦礦簡(jiǎn)介20-21
• 1.3.2 鈣鈦礦太陽電池的結(jié)構(gòu)與工作原理21
• 1.3.3 鈣鈦礦太陽電池的研究進(jìn)展21-22
• 1.4 WO_3簡(jiǎn)介22-24
• 1.5 本論文的研究意義及主要內(nèi)容24-25
• 第二章 利用偏鎢酸銨的DMF/水溶液制備WO_3薄膜及其在平板鈣鈦礦太陽電池中的應(yīng)用25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-28
• 2.2.1 試劑及儀器25-26
• 2.2.2 導(dǎo)電玻璃襯底的蝕刻與清洗26
• 2.2.3 WO_3薄膜的制備26-27
• 2.2.4 CH_3NH_3I的合成27-28
• 2.2.5 平板鈣鈦礦太陽電池的組裝28
• 2.2.6 測(cè)試方法28
• 2.3 結(jié)果與討論28-37
• 2.3.1 WO_3薄膜的晶相、形貌及紫外吸收光譜分析28-32
• 2.3.2 PbI_2薄膜及CH_3NH_3PbI_3薄膜的晶相、形貌及吸收光譜分析32-35
• 2.3.3 平板鈣鈦礦太陽電池的光伏性能35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 利用異丙醇鎢的異丙醇溶液制備超薄WO_3致密層及其鈣鈦礦太陽電池光伏性能的研究38-49
• 3.1 引言38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 3.2.1 試劑及儀器38
• 3.2.2 導(dǎo)電玻璃襯底的蝕刻與清洗38
• 3.2.3 異丙醇鎢溶液的配制及WO_3致密層的制備38-39
• 3.2.4 平板鈣鈦礦太陽電池的組裝39
• 3.2.5 測(cè)試方法39
• 3.3 結(jié)果與討論39-47
• 3.3.1 WO_3致密層的晶相、形貌及吸收光譜分析39-42
• 3.3.2 混合PbI_2-PbCl_2薄膜及CH_3NH_3PbI_3薄膜的晶相、形貌與吸收光譜分析42-46
• 3.3.3 平板鈣鈦礦太陽電池的光伏性能46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 TiO_2致密層的厚度對(duì)平板鈣鈦礦太陽電池光伏性能的影響49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分49-51
• 4.2.1 試劑及儀器49
• 4.2.2 導(dǎo)電玻璃襯底的蝕刻與清洗49-50
• 4.2.3 TiO_2致密層的制備50
• 4.2.4 平板鈣鈦礦太陽電池的組裝50
• 4.2.5 測(cè)試方法50-51
• 4.3 結(jié)果與討論51-57
• 4.3.1 TiO_2致密層的晶相51-52
• 4.3.2 TiO_2致密層的厚度及表面形貌52
• 4.3.3 TiO_2致密層的紫外-可見吸收光譜52-53
• 4.3.4 平板鈣鈦礦太陽電池的光伏性能53-55
• 4.3.5 平板鈣鈦礦太陽電池的電化學(xué)阻抗譜分析55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況71

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