本文關(guān)鍵詞：兩步法制備介觀鈣鈦礦太陽能電池及其光伏性能研究

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【摘要】：隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻,人們急需尋求清潔可再生的能源來緩解這些問題。太陽能具有資源豐富、清潔環(huán)保、不受地理因素影響等優(yōu)點(diǎn),可以有效地緩解能源危機(jī)和環(huán)境惡化,是一種真正意義上的綠色環(huán)保能源。太陽能電池是太陽能應(yīng)用中最為合理有效的一種方式。鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)具有成本低、工藝簡單、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢,是目前極具發(fā)展前景的一種太陽能電池。本論文對鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及測試表征方法進(jìn)行了較為詳細(xì)地敘述。重點(diǎn)研究了基于碳電極無空穴傳輸層介觀PSCs的制備及其光伏性能的影響因素,系統(tǒng)地探討了致密層電阻、PbI2的濃度和浸泡時間以及CH_3NH_3I的溶劑對電池光伏性能的影響。本論文為提高PSCs光伏性能的研究提供了一定的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)制備了致密層電阻不同的PSCs,并探究了致密層電阻對電池光伏性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,致密層電阻大小存在合理區(qū)間,致密層的電阻在300~600Ω之間時,PSCs的性能較優(yōu)。當(dāng)致密層的電阻大小適中時,才能有效地傳輸電子,并阻礙空穴的傳輸。(2)采用兩步法制備了一系列PbI2膜層濃度和浸泡時間不同的鈣鈦礦層,研究了PbI2濃度和浸泡時間對PSCs光伏性能的影響。研究結(jié)果表明隨著浸泡時間的延長,鈣鈦礦的晶粒尺寸整體呈增大的趨勢。當(dāng)PbI2濃度持續(xù)增加時,鈣鈦礦層的覆蓋率不斷提高。電池性能測試結(jié)果表明,當(dāng)PbI2薄膜的浸泡時間為30min時,電池的光電轉(zhuǎn)化效率相對而言最高。(3)分別采用異丙醇和正丁醇作為CH_3NH_3I的溶劑制備了鈣鈦礦,初步探索了不同溶劑對鈣鈦礦的形貌和覆蓋率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,用正丁醇做溶劑制備的鈣鈦礦的覆蓋率比用異丙醇做溶劑制備的鈣鈦礦覆蓋率要高,且表面更平整、薄膜粒徑尺寸分布范圍較窄�？赡苁且�?yàn)檎〈际怯H脂性溶劑,極性比異丙醇弱,對鈣鈦礦的溶解能力沒有異丙醇強(qiáng),所以隨著浸泡時間的推移,被溶解掉的鈣鈦礦相對較少。對不同溶劑制備的PSCs進(jìn)行光伏性能測試,結(jié)果表明,采用正丁醇溶劑制備的PSCs的光電轉(zhuǎn)化效率相對較高。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦 太陽能電池 電子傳輸層 光電轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(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
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 太陽能電池的分類10-13
• 1.2.1 硅基太陽能電池11
• 1.2.2 薄膜太陽能電池11-12
• 1.2.3 染料敏化太陽能電池12
• 1.2.4 鈣鈦礦太陽能電池12-13
• 1.3 鈣鈦礦太陽能電池 (PSCs)13-18
• 1.3.1 鈣鈦礦(Perovskite)晶體結(jié)構(gòu)13
• 1.3.2 PSCs的結(jié)構(gòu)13-15
• 1.3.3 PSCs的工作原理15-16
• 1.3.4 鈣鈦礦的主要制備方法16-17
• 1.3.5 PSCs的主要性能表征參數(shù)17-18
• 1.4 選題背景及研究現(xiàn)狀18-23
• 1.4.1 選題背景18-19
• 1.4.2 無空穴傳輸層介觀PSCs的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.5 本論文的設(shè)計思路及內(nèi)容23-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法24-33
• 2.1 引言24
• 2.2 材料、試劑及儀器設(shè)備24-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料24-25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備25-26
• 2.3 無空穴傳輸層介觀PSCs的制備工藝流程26-30
• 2.3.1 導(dǎo)電玻璃的預(yù)處理26
• 2.3.2 TiO_2致密層前驅(qū)體溶液的制備26-27
• 2.3.3 TiO_2介孔層漿料的制備27-28
• 2.3.4 CH_3NH_3PbI_3鈣鈦礦的制備28
• 2.3.5 電池的組裝28-30
• 2.4 PSCs的結(jié)構(gòu)與性能表征30-32
• 2.4.1 X射線衍射(XRD)分析30-31
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析31
• 2.4.3 光電流密度-電壓(J-V)特性曲線31
• 2.4.4 紫外-可見吸收光譜 (UV-vis absorption specturm)分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 致密層電阻對PSCs性能的影響33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 不同致密層電阻PSCs的制備33-34
• 3.3 結(jié)果與討論34-38
• 3.3.1 X射線衍射(XRD)分析34-35
• 3.3.2 表面形貌分析35-37
• 3.3.3 PSCs的光伏性能分析37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 PbI_2濃度和浸泡時間對PSCs性能的影響39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 PbI_2不同濃度和浸泡時間PSCs的制備39-40
• 4.3 結(jié)果與討論40-46
• 4.3.1 鈣鈦礦層的X射線衍射 (XRD)分析40-42
• 4.3.2 鈣鈦礦層的表面形貌分析42-43
• 4.3.3 PSCs的光伏性能研究43-45
• 4.3.4 鈣鈦礦層的紫外-可見吸收光譜分析45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第5章 CH_3NH_3I溶劑對PSCs性能的影響47-54
• 5.1 引言47
• 5.2 不同溶劑PSCs的制備47-48
• 5.3 結(jié)果與討論48-53
• 5.3.1 鈣鈦礦層的X射線衍射 (XRD)分析48-49
• 5.3.2 鈣鈦礦層的表面形貌分析49-50
• 5.3.3 PSCs的光伏性能研究50-52
• 5.3.4 鈣鈦礦層的紫外-可見吸收光譜分析52
• 5.3.5 鈣鈦礦層的透射光譜分析52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 致謝62-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文情況63

【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

3 趙旭,栗萍,唐貴德,張變芳,禹日程;Nb摻雜對雙鈣鈦礦化合物居里溫度的影響[J];河北師范大學(xué)學(xué)報;2004年04期

4 李福q，

本文編號：918419