發(fā)布時(shí)間：2020-04-09 03:15

【摘要】：對(duì)于鈣鈦礦太陽能電池,其活性層的結(jié)晶性狀及形貌特征直接關(guān)系到電池器件的光伏表現(xiàn)。因而實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦(CH_3NH_3PbI_3)薄膜的結(jié)晶性控制一直是研究的主要方向之一,大量的相關(guān)科研工作已經(jīng)被報(bào)道,包括前驅(qū)體溶劑的選擇,反溶劑的應(yīng)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(shí),通過預(yù)處理PbI_2薄膜層,實(shí)現(xiàn)了CH_3NH_3PbI_3的結(jié)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(shù)對(duì)CH_3NH_3PbI_3薄膜及所制備的鈣鈦礦電池器件的性能進(jìn)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(yīng)形成了NH_4PbI_3的中間相,經(jīng)過90℃的熱退火過程,可逆轉(zhuǎn)變?yōu)镻bI_2,研究表明NH_4I具有鈍化PbI_2結(jié)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(jié)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(duì)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(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池時(shí),加強(qiáng)了電池器件的V_(OC)及FF,同時(shí)還大大提高了電池器件的重復(fù)性。(2)發(fā)現(xiàn)一種新的方法可以用來實(shí)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(shí),通過在PbI_2薄膜上預(yù)沉積一層tetraphenylphosphonium chloride(TPPCl),能實(shí)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(jié)構(gòu),同時(shí)CH_3NH_3PbI_3薄膜晶粒經(jīng)證實(shí)優(yōu)先于(110)及(220)晶面上生長。通過TPPCl預(yù)處理的鈣鈦礦電池器件相比于未處理的對(duì)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(yù)處理的鈣鈦礦電池器件獲得了最大光電轉(zhuǎn)化效率超過18%。此外,我們還發(fā)現(xiàn)由TPPCl預(yù)處理的鈣鈦礦電池器件有利于抑制載流子的復(fù)合過程,加強(qiáng)提取效率。因此,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們的工作為加強(qiáng)CH_3NH_3PbI_3的結(jié)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(xué)碩士學(xué)位論文然而進(jìn)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(jié)構(gòu)限于有機(jī)材料低的載流子遷移率以及短的載流子擴(kuò)散距離，在提高有活性層的薄膜厚度時(shí)，電池器件效率會(huì)明顯下降，這一難題也妨礙用。而作為最新的光伏技術(shù)，PSCs 不僅其效率紀(jì)錄媲美硅電池，發(fā)具 OPV 制備時(shí)耗能少、易加工、制備工藝簡單的特點(diǎn)，因此被認(rèn)為低成本發(fā)電的光伏技術(shù)之一。

結(jié)構(gòu)與性質(zhì)構(gòu)地質(zhì)學(xué) Perovskite 命名的，通常是指化，其晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。定的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；而當(dāng) t > 1.1 時(shí)，晶體礦型結(jié)構(gòu)存在[8, 9]。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4

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4 范昌p，

本文編號(hào)：2620211