本文關(guān)鍵詞：靜電噴射法制備二氧化鈦薄膜及鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究

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【摘要】：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是一種使用有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料作為光吸收層的新型太陽(yáng)能電池,目前其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破了20%,是當(dāng)前最具前景的太陽(yáng)能電池。液相法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是當(dāng)前研究的熱點(diǎn),也是未來(lái)產(chǎn)業(yè)化批量制備這種新型電池的主要研究方向,有望克服當(dāng)前主流的硅基太陽(yáng)能電池成本過(guò)高的缺點(diǎn),真正實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的低價(jià)有效應(yīng)用。靜電噴射法是一種利用靜電力使液體霧化成細(xì)小的液滴噴射出來(lái)的方法,是一種新興的微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù),具備低成本、可制備大面積樣品、可用于柔性襯底等優(yōu)點(diǎn),特別適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本文主要探索了使用靜電噴射法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的技術(shù)路徑,并與傳統(tǒng)的旋涂法進(jìn)行了對(duì)比,為后續(xù)的進(jìn)一步研究開(kāi)辟了道路。首先,搭建了靜電噴射系統(tǒng),并進(jìn)行了二氧化鈦溶膠的噴射。對(duì)采用不同參數(shù)制備的薄膜進(jìn)行了表征,研究了噴射參數(shù)對(duì)于二氧化鈦薄膜形貌的影響。通過(guò)優(yōu)化噴射參數(shù),分別制備了連續(xù)致密的二氧化鈦薄膜,用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的阻擋層；以及密集多孔的二氧化鈦顆粒網(wǎng)絡(luò),用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的介孔層。然后,使用靜電噴射法制備的阻擋層和介孔層用于制備完整的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中,并使用傳統(tǒng)的旋涂法制備了對(duì)比用的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。在制備過(guò)程中旋涂了鈣鈦礦光吸收層和空穴傳輸層,蒸鍍了銀電極,并對(duì)各功能層的制備參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的優(yōu)化。最后,測(cè)試了所制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的主要光電性能,包括伏安特性和IPCE等,并對(duì)兩種方法制備的電池進(jìn)行了比較和分析。測(cè)試結(jié)果顯示,靜電噴射法可用于制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的阻擋層和介孔層,用此方法制備的電池的光電性能可以與使用傳統(tǒng)的旋涂法制備的電池相比擬,其光電轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到8.29%。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 靜電噴射 二氧化鈦 薄膜
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ134.11;TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-21
• 1.1 研究背景7
• 1.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀7-17
• 1.2.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史7-9
• 1.2.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)分類9-13
• 1.2.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備技術(shù)13-17
• 1.3 靜電噴射技術(shù)簡(jiǎn)介17-19
• 1.3.1 靜電噴射技術(shù)的發(fā)展歷史17
• 1.3.2 靜電噴射技術(shù)的基本原理17-19
• 1.3.3 靜電噴射技術(shù)在染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)制備中的應(yīng)用19
• 1.4 論文研究意義及主要內(nèi)容19-20
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)安排20-21
• 2 靜電噴射法制備二氧化鈦薄膜研究21-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器21-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.1.3 基底清洗和處理22
• 2.2 靜電噴射實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試22-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的搭建22-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試24
• 2.3 薄膜表征方法24-27
• 2.3.1 薄膜成分X射線衍射表征24-25
• 2.3.2 薄膜表面形貌場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡表征25-26
• 2.3.3 薄膜紫外-可見(jiàn)光吸收譜表征26-27
• 2.4 二氧化鈦溶膠的制備27-28
• 2.5 靜電噴射法制備二氧化鈦薄膜28-37
• 2.5.1 噴射參數(shù)對(duì)二氧化鈦薄膜的影響28-34
• 2.5.2 穩(wěn)定噴射下的參數(shù)間相互關(guān)系34-37
• 2.6 靜電噴射法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池阻擋層37-39
• 2.7 靜電噴射法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池介孔層39-40
• 2.8 本章小結(jié)40-41
• 3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備和表征41-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器41-42
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品41
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器41-42
• 3.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-43
• 3.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件的制備方法43-51
• 3.3.1 清洗準(zhǔn)備43
• 3.3.2 二氧化鈦?zhàn)钃鯇拥闹苽?/span>43-45
• 3.3.3 二氧化鈦介孔層的制備45
• 3.3.4 鈣鈦礦光吸收層的制備45-50
• 3.3.5 空穴傳輸層的制備50
• 3.3.6 銀電極的真空蒸鍍50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 4 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的測(cè)試和分析52-64
• 4.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工作模型及Matlab仿真52-56
• 4.1.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工作模型52-53
• 4.1.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池特性參數(shù)的Matlab仿真53-56
• 4.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備56-60
• 4.2.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池伏安特性和測(cè)試設(shè)備56-58
• 4.2.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)特性和測(cè)試設(shè)備58-60
• 4.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能測(cè)試和分析60-63
• 4.3.1 旋涂法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池60-61
• 4.3.2 靜電噴射法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池61-63
• 4.3.3 比較分析63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 總結(jié)與展望64-65
• 5.1 工作總結(jié)64
• 5.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 附錄71

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