【摘要】：對于鈣鈦礦太陽能電池,其活性層的結晶性狀及形貌特征直接關系到電池器件的光伏表現(xiàn)。因而實現(xiàn)對鈣鈦礦(CH_3NH_3PbI_3)薄膜的結晶性控制一直是研究的主要方向之一,大量的相關科研工作已經(jīng)被報道,包括前驅(qū)體溶劑的選擇,反溶劑的應用以及溶劑退火工藝等。本文在兩步法制備CH_3NH_3PbI_3薄膜時,通過預處理PbI_2薄膜層,實現(xiàn)了CH_3NH_3PbI_3的結晶性調(diào)控,從而改善了CH_3NH_3PbI_3薄膜的質(zhì)量。本文用XRD、SEM、UV-vis光譜、PL光譜、I-V測試以及外量子效率測試等表征技術對CH_3NH_3PbI_3薄膜及所制備的鈣鈦礦電池器件的性能進行了分析,并測試了其瞬態(tài)行為。主要工作內(nèi)容如下:(1)采用NH_4I作為添加劑制備PbI_2薄膜,由于NH_4I與PbI_2反應形成了NH_4PbI_3的中間相,經(jīng)過90℃的熱退火過程,可逆轉變?yōu)镻bI_2,研究表明NH_4I具有鈍化PbI_2結晶的作用。其中,添加NH_4I的最佳摩爾比率PbI_2/NH_4I為6:1。通過調(diào)節(jié)PbI_2結晶,我們獲得了平整致密無針孔的PbI_2薄膜。由摩爾比率為6:1的PbI_2/NH_4I溶液制備的CH_3NH_3PbI_3薄膜相比于未添加NH_4I的對照組CH_3NH_3PbI_3薄膜,顯示了更長的載流子壽命,表明了其更低的缺陷態(tài)濃度。由此,質(zhì)量得到改善的CH_3NH_3PbI_3薄膜應用于鈣鈦礦太陽能電池時,加強了電池器件的V_(OC)及FF,同時還大大提高了電池器件的重復性。(2)發(fā)現(xiàn)一種新的方法可以用來實現(xiàn)鈣鈦礦的取向性生長。具體步驟為,在兩步法制備CH_3NH_3PbI_3薄膜時,通過在PbI_2薄膜上預沉積一層tetraphenylphosphonium chloride(TPPCl),能實現(xiàn)鈣鈦礦的取向生長。由TPPCl處理的CH_3NH_3PbI_3薄膜顯示了更大的晶粒尺寸以及規(guī)則多邊化的晶粒結構,同時CH_3NH_3PbI_3薄膜晶粒經(jīng)證實優(yōu)先于(110)及(220)晶面上生長。通過TPPCl預處理的鈣鈦礦電池器件相比于未處理的對照組,其開路電壓(V_(OC))從1.04 V提高至1.12 V。不僅如此,由TPPCl預處理的鈣鈦礦電池器件獲得了最大光電轉化效率超過18%。此外,我們還發(fā)現(xiàn)由TPPCl預處理的鈣鈦礦電池器件有利于抑制載流子的復合過程,加強提取效率。因此,實驗結果表明我們的工作為加強CH_3NH_3PbI_3的結晶取向以及提高器件V_(OC)提供了新的策略。
【圖文】：

華南理工大學碩士學位論文然而進一步提高 OPV 的效率倚仗于新材料的研發(fā)以及新型器件結構限于有機材料低的載流子遷移率以及短的載流子擴散距離，在提高有活性層的薄膜厚度時，電池器件效率會明顯下降，這一難題也妨礙用。而作為最新的光伏技術，PSCs 不僅其效率紀錄媲美硅電池，發(fā)具 OPV 制備時耗能少、易加工、制備工藝簡單的特點，因此被認為低成本發(fā)電的光伏技術之一。

結構與性質(zhì)構地質(zhì)學 Perovskite 命名的，通常是指化，其晶體結構如圖 1-2 所示。在這一晶體式：2(RR)RRtBXAX++=為 A、B、X 的離子半徑，t 為容限因子子 t 共同來描述鈣鈦礦結構的穩(wěn)定性。定的鈣鈦礦結構；而當 t > 1.1 時，晶體礦型結構存在[8, 9]。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

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4 范昌p，

本文編號：2620211