【摘要】：近幾年,有機鈣鈦礦材料由于其適宜的帶寬、低激子結(jié)合能、高光吸收系數(shù)、寬吸收光譜、高載流子遷移率和較長的載流子擴散長度等優(yōu)點,已經(jīng)成為了太陽能電池領域的研究熱門。這種電池不僅制作成本低廉,而且光電轉(zhuǎn)化效率較高,具有很高研究前景與應用價值。但是由于有機鈣鈦礦材料本身的不穩(wěn)定性導致了這類電池在應用上產(chǎn)生了瓶頸。本論文主要結(jié)合脈沖激光沉積(Pulse Laser Deposition)技術制備了大晶粒高穩(wěn)定的有機鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3薄膜和應用于有機鈣鈦礦太陽能電池的超薄TiO_2致密電子傳輸層。主要內(nèi)容安排如下:第一章,主要介紹本研究工作的相關背景知識:有機鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展歷程與工作原理。第二章,簡要介紹了脈沖激光沉積技術、有機鈣鈦礦太陽能電池各層的常見薄膜制備方法以及所使用的測量儀器與表征方法。第三章,主要研究了提高有機鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3薄膜的穩(wěn)定性。有機鈣鈦礦材料CH_3NH_3PbI_3極易遇水分解,在空氣中極不穩(wěn)定。我們通過使用脈沖激光沉積技術與氣氛反應的方法,制備了大粒徑的CH_3NH_3PbI_3薄膜,抑制了空氣中水氣對薄膜的破壞,顯著地提高了CH_3NH_3PbI_3薄膜對水氣的抵抗力。第四章,主要研究了使用脈沖激光沉積技術代替旋涂法制備超薄的有機鈣鈦礦太陽能電池TiO_2致密電子傳輸層。使用脈沖激光沉積技術制備的TiO_2致密層的電池可以達到旋涂法制備的電池的效率,并且相比于旋涂法更有利于TiO_2致密層大面積制備。第五章,本論文的簡要總結(jié),以及對下一步工作的展望。
【圖文】：

自進入二十世紀以來，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展與社會文明的進步，不可再生的傳統(tǒng)化石燃料已經(jīng)無法滿足日益增長的能源需求。并且化石燃料的大量使用帶來的環(huán)境污染與氣候問題也迫使人類去尋找可再生的清潔能源。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的統(tǒng)計，目前每年全世界由于氣候問題直接和間接導致的死亡人數(shù)大約為 16 萬人，這一數(shù)字到2020 年將翻倍，同時也會產(chǎn)生大量的經(jīng)濟損失[1]。目前，常用的清潔能源主要包括風能、核能、潮汐能和太陽能等。相比于其他幾種清潔能源，太陽能的來源最為豐富：經(jīng)估算，一分鐘照射在地球表面的太陽能的總和能夠滿足人類一年的能量需求[2]，并且還具有可再生、無污染、不受地理限制等優(yōu)點，所以廣受世界關注和研究。太陽能電池作為太陽能利用領域的基本器件，其作用為將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。自 1839 年法國科學家 Becquerel 發(fā)現(xiàn)光伏效應，太陽能電池已經(jīng)發(fā)展至第三代。目前的太陽能電池技術主要有晶體硅太陽能電池，包括單晶硅、多晶硅和非晶硅；薄膜太陽能電池，如碲化鎘電池；砷化鎵電池；有機/無機太陽能電池；染料敏化太陽能電池；鈣鈦礦太陽能電池；等等。其中最早發(fā)展的單晶硅電池被稱為第一代太陽能電池；基于薄膜技術的薄膜太陽能電池被稱為第二代太陽能電池；此后，以有機小分子電池、染料敏化電池等為代表的柔性太陽能電池被稱為第三代太陽能電池。

載流子遷移率，有效的減少內(nèi)部載流子在運輸過程豐富廉價，環(huán)境友好，并且非常穩(wěn)定。備，易于加工。太陽能電池介紹：現(xiàn)于無機礦物鈦酸鈣(CaTiO3) ，，為立方體晶格結(jié)圖 1.2 所示，在鈣鈦礦的晶格結(jié)構(gòu)中，陽離子 A+位在八個立方體，這些立方體的中心為陽離子 B+，陰位置與 B 位置可以適用于不同化學價和離子半徑的電池，A 位置通常為較小的有機陽離子，比如甲胺、甲醚離子 HC(NH2)2+等；B 位置選擇二價的金屬陽 位置主要為鹵族陰離子 Cl-、Br-、I-[17]。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

【參考文獻】

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1 劉歲林;田云飛;陳紅;吉曉江;;原子力顯微鏡原理與應用技術[J];現(xiàn)代儀器;2006年06期

2 高國棉,陳長樂,王永倉,陳釗,李譚;脈沖激光沉積(PLD)技術及其應用研究[J];空軍工程大學學報(自然科學版);2005年03期

3 江輝明,葉志清,曾明生;脈沖激光沉積(PLD)機理分析及其應用[J];江西師范大學學報(自然科學版);2005年01期

4 劉延輝,王弘,孫大亮,王民,姚偉峰,楊雪娜;原子力顯微鏡及其在各個研究領域的應用[J];科技導報;2003年03期

本文編號：2621171