本文關(guān)鍵詞：在二氧化鈦多孔層制造人工孔從而獲得高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

在二氧化鈦多孔層制造人工孔從而獲得高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

馬佳慧  

【摘要】：基于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料（CH3NH3PbX3,X=I,Br,Cl)制備的太陽(yáng)能電池，因其較高的光吸收系數(shù)，較高的光電轉(zhuǎn)換效率以及較低的成本得到了廣泛的關(guān)注。其中介孔鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是最常規(guī)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，發(fā)展最早，可達(dá)到的光電轉(zhuǎn)換效率較為理想，成為光伏發(fā)電領(lǐng)域的希望之星。研究發(fā)現(xiàn)，，對(duì)于介孔鈣鈦礦太陽(yáng)能電池而言，介孔層擔(dān)負(fù)著極其重要的作用，它不僅是電子傳輸層，更是染料的支撐框架。多孔層的孔隙可以引導(dǎo)鈣鈦礦的晶粒生長(zhǎng)，從而影響鈣鈦礦的結(jié)晶性和形貌。本研究的目的就是增大多孔層孔的尺寸及數(shù)量，提高鈣鈦礦的覆蓋率，增大鈣鈦礦的晶粒尺寸，從而加強(qiáng)載流子的擴(kuò)散，減少載流子的復(fù)合，最終增大短路電流密度，獲得較高的效率。 本論文采用的新穎方法是在TiO2多孔層旋涂溶液中加入碳納米管，納米石墨以及乙炔黑三種碳材料，經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)除去碳材料，在電子傳輸層制造更多的人工孔，從而獲得高效的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。研究結(jié)果如下： 1、通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了加入碳材料的量，多孔層的厚度以及空穴傳輸材料的選取。我們將實(shí)驗(yàn)中加入三種碳材料的量定為T(mén)iO2的10wt%，將TiO2漿料與EtOH的質(zhì)量比設(shè)定為1：3，同時(shí)選用OMeTAD作為實(shí)驗(yàn)的空穴傳輸材料。這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅確定了核心實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件，也為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的相關(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。 2、對(duì)比三種碳材料在造孔性上的差別，發(fā)現(xiàn)乙炔黑要優(yōu)于納米石墨和碳納米管。掃描電子顯微鏡照片顯示出四種不同孔隙結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦薄膜的晶粒尺寸和覆蓋率也不相同。這說(shuō)明TiO2層孔隙結(jié)構(gòu)很大程度上影響著鈣鈦礦薄膜的形貌和結(jié)晶性。在未添加碳材料，添加碳納米管、添加納米石墨、添加乙炔黑的介孔層上分別制備器件,四種器件的光電流衰減時(shí)間分別為0.102ms、0.098ms、0.037ms、0.027ms，光電壓衰減時(shí)間分別為1.36ms、1.85ms、2.71ms、5.29ms。測(cè)試結(jié)果說(shuō)明造孔后載流子的擴(kuò)散增強(qiáng)，同時(shí)電子空穴的復(fù)合下降。器件的短路電流密度分別為11.5mA/cm2、13.6mA/cm2、14.4mA/cm2和16.6mA/cm2。光電轉(zhuǎn)換效率由最初的7.91%分別提升至9.35%、9.98%和11.6%，效果顯著。 這一研究工作說(shuō)明了介孔層孔結(jié)構(gòu)的重要性，同時(shí)也提供了一種方法來(lái)控制孔的結(jié)構(gòu)，提高鈣鈦礦的覆蓋率，改變二氧化鈦和鈣鈦礦膜的形貌，從而提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

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