本文關(guān)鍵詞：介孔鈣鈦礦太陽電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在有機/無機雜化鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)中，TiO2多孔層起著傳輸電子的重要作用，同時TiO2多孔層的厚度也影響著鈣鈦礦光敏層的表面覆蓋情況，因此TiO2多孔層厚度對鈣鈦礦太陽電池性能的影響是一個非常值得研究的問題。本論文中，鈣鈦礦光敏層是采用旋涂浸泡法制作的（即先旋涂PbI2溶液，然后將其浸泡在CH3NH3I的異丙醇溶液中）。該方法中，PbI2溶液的濃度對鈣鈦礦光敏層的厚度以及鈣鈦礦光敏層的表面覆蓋率有很大的影響，因此PbI2溶液的濃度對鈣鈦礦太陽電池的影響同樣是一個值得研究的問題。本論文的主要內(nèi)容如下： 1、TiO2多孔層厚度對鈣鈦礦太陽電池影響的研究，通過I-V、IPCE等測試方法探討了鈣鈦礦太陽電池的光伏特性，隨著TiO2膜層厚度的增加，光電流增大，光電壓降低。通過掃描電子顯微鏡測量了不同TiO2多孔層的厚度、分析了覆蓋在不同TiO2多孔層上的鈣鈦礦光敏層的表面覆蓋情況，隨著TiO2膜層厚度的增加，鈣鈦礦在TiO2表面的覆蓋率會下降。通過紫外-可見分光光度計測量了覆蓋在不同TiO2多孔層上的鈣鈦礦光敏層的吸收強度，隨著TiO2膜層厚度的增加，覆蓋在TiO2多孔層上的鈣鈦礦光敏層的吸收強度增強。通過瞬態(tài)光電壓衰減測量了不同TiO2多孔層所制備的太陽電池的載流子衰減壽命， TiO2多孔層過厚時，TiO2/CH3NH3PbI3界面大，使復合大，電壓暫態(tài)衰減快；而TiO2多孔層過薄時，在TiO2多孔層上面形成的CH3NH3PbI3膜層厚，電子-空穴復合加大，電壓暫態(tài)衰減也快。通過瞬態(tài)光電流衰減測量了不同TiO2多孔層所制備的鈣鈦礦太陽電池的載流子傳輸速率，TiO2多孔層過厚時，電子傳輸距離大，電流暫態(tài)衰減慢；而TiO2多孔層過薄時，在TiO2多孔層上面形成的CH3NH3PbI3膜層厚，空穴傳輸距離大，電流暫態(tài)衰減也慢。 結(jié)果表明，1:5.5的TiO2漿料(厚度為206nm)所制備器件的光電轉(zhuǎn)換效率最高。即：開路電壓Voc為0.97V、短路電流密度Isc為23.1mA/cm2、填充因子FF為66.05、光電轉(zhuǎn)換效率為14.8%、光電壓衰減時間為1.71ms、光電流衰減時間為60.0s。 2、PbI2溶液濃度對鈣鈦礦太陽電池影響的研究，通過I-V、IPCE等測試方法探討了鈣鈦礦太陽電池的光伏特性，PbI2溶液濃度對鈣鈦礦太陽電池的光電壓影響很小，而對光電流影響很大。通過掃描電子顯微鏡測量了不同濃度的PbI2溶液形成的鈣鈦礦光敏層的表面覆蓋情況，隨著PbI2溶液濃度的增加，鈣鈦礦在TiO2表面的覆蓋率會增加。通過紫外-可見分光光度計測量了不同濃度的PbI2溶液所形成的的鈣鈦礦光敏層的吸收率，PbI2溶液濃度大時，所形成的鈣鈦礦光敏層較好。通過瞬態(tài)光電壓衰減測量了不同濃度的PbI2溶液所制備的鈣鈦礦太陽電池的載流子衰減壽命，PbI2溶液濃度過大時，所形成的CH3NH3PbI3膜層較厚，CH3NH3PbI3中的電子-空穴復合加大，電壓暫態(tài)衰減快；而PbI2溶液濃度過小時，，所形成的CH3NH3PbI3未完全覆蓋TiO2膜，使OMeTAD與TiO2接觸，漏電，復合大，電壓暫態(tài)衰減也快。通過瞬態(tài)光電流測量了不同濃度的PbI2溶液所制備的鈣鈦礦太陽電池的載流子傳輸速率，PbI2溶液濃度過大時，在TiO2表面上所形成的CH3NH3PbI3膜層較厚，傳輸慢，電流暫態(tài)衰減慢；而PbI2溶液濃度過小時，在TiO2多孔層內(nèi)所形成的CH3NH3PbI3少，傳輸慢，電流暫態(tài)衰減也慢。 結(jié)果表明，462mg/ml的PbI2溶液濃度制備出的鈣鈦礦太陽電池性能最好。即:開路電壓Voc為0.99V、短路電流密度Isc為22.9mA/cm2、填充因子FF為58.2、光電轉(zhuǎn)換效率為13.4%、光電壓衰減時間為2.83ms、光電流衰減時間為44.5s。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽電池 光電轉(zhuǎn)換 TiO2 PbI2 雜化材料
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 太陽電池概述13-14
• 1.2 太陽電池的分類14-18
• 1.2.1 硅太陽電池14-15
• 1.2.2 化合物半導體太陽電池15
• 1.2.3 有機太陽電池15-16
• 1.2.4 硅薄膜太陽電池16-17
• 1.2.5 染料敏化太陽電池17-18
• 1.2.6 無機/有機雜化鈣鈦礦太陽電池18
• 1.3 無機/有機雜化鈣鈦礦太陽電池18-23
• 1.3.1 鈣鈦礦太陽電池的研究進展18-20
• 1.3.2 鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)20-21
• 1.3.3 鈣鈦礦太陽電池的結(jié)構(gòu)和工作原理21-22
• 1.3.4 鈣鈦礦太陽電池的性能表征22-23
• 1.4 本文的研究動機及主要內(nèi)容23-24
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排24-25
• 第二章 鈣鈦礦太陽電池器件的制備和表征方法25-36
• 2.1 鈣鈦礦太陽電池器件的制備25-29
• 2.1.1 制備鈣鈦礦太陽電池所需的藥品及儀器25-26
• 2.1.2 制備鈣鈦礦太陽電池26-29
• 2.2 鈣鈦礦太陽電池器件的表征手段29-35
• 2.2.1 電化學工作站29-30
• 2.2.2 光伏特性曲線（I-V 曲線）測試30-31
• 2.2.3 瞬態(tài)光電流測試系統(tǒng)31
• 2.2.4 瞬態(tài)光電壓衰減測試31-32
• 2.2.5 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)32-33
• 2.2.6 紫外-可見分光光度計33-34
• 2.2.7 外量子效率測試系統(tǒng)34-35
• 2.2.8 電化學阻抗測試35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第三章 不同厚度 TiO_2多孔層對比實驗及其結(jié)果與討論36-45
• 3.1 不同厚度 TiO_2多孔層所制備的太陽電池的對比實驗36
• 3.2 不同厚度 TiO_2多孔層所制備太陽電池對比實驗結(jié)果與討論36-44
• 3.2.1 不同厚度 TiO_2多孔層的掃描電鏡分析36-37
• 3.2.2 不同 TiO_2多孔層厚度所制備的太陽電池 I-V 特性分析37-38
• 3.2.3 覆蓋在不同厚度 TiO2多孔層上的 CH3NH3PbI3表面的掃描電鏡分析38-39
• 3.2.4 覆蓋在不同厚度 TiO2多孔層上的 CH3NH3PbI3的紫外可見吸收光譜分析39-40
• 3.2.5 不同厚度 TiO_2多孔層所制備的太陽電池的 IPCE40-41
• 3.2.6 不同TiO_2多孔層厚度所制備的太陽電池的瞬態(tài)光電流特性曲線分析41-42
• 3.2.7 不同厚度TiO_2多孔層所制備的太陽電池的瞬態(tài)光電壓特性曲線分析42-43
• 3.2.8 不同厚度TiO_2多孔層所制備的太陽電池的電化學阻抗譜分析43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 不同濃度 PbI_2溶液所制備的太陽電池對比實驗及其結(jié)果與討論45-54
• 4.1 不同濃度 PbI_2溶液所制備的太陽電池的對比實驗45
• 4.2 不同濃度 PbI_2溶液所制備的太陽電池對比實驗結(jié)果與討論45-53
• 4.2.1 不同濃度 PbI_2溶液所制備的太陽電池 I-V 特性分析45-46
• 4.2.2 不同濃度PbI_2溶液的玻璃片浸泡在CH_3NH_3I溶液中所得到的 CH_3NH_3PbI_3表面掃描電鏡分析46-48
• 4.2.3 不同濃度的PbI_2溶液玻璃片浸泡在CH_3NH_3I溶液中所形成的 CH_3NH_3PbI_3的紫外可見吸收光譜分析48-49
• 4.2.4 不同濃度 PbI_2溶液所制備太陽電池的 IPCE 譜分析49-50
• 4.2.5 不同濃度的 PbI_2溶液所制備的太陽電池的瞬態(tài)光電流特性曲線分析50-51
• 4.2.6 不同濃度的 PbI_2溶液所制備的太陽電池的瞬態(tài)光電壓特性曲線分析51-52
• 4.2.7 不同濃度的 PbI_2溶液所制備的太陽電池的電化學阻抗譜分析52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第五章 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻56-62
• 作者簡介62-63
• 致謝63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫曉君,蔡偉民,井立強,周德瑞,沈雄飛,王志平;二氧化鈦半導體光催化技術(shù)研究進展[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2001年04期

2 陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端;染料敏化太陽能電池的研究進展[J];世界科技研究與發(fā)展;2004年05期

  本文關(guān)鍵詞：介孔鈣鈦礦太陽電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257710