【摘要】：近年來(lái)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以其優(yōu)異的光電性能得到了人們的廣泛關(guān)注,被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的新型太陽(yáng)能電池。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中,鈣鈦礦作為活性吸光層在整個(gè)器件中起到至關(guān)重要的作用。鈣鈦礦層的好壞直接決定了器件對(duì)于入射光的吸收以及載流子的傳輸能力。一個(gè)覆蓋度高,晶粒尺寸大的鈣鈦礦層是得到高效率太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)。在有機(jī)復(fù)合物表面通過(guò)溶液法生長(zhǎng)大晶粒,高覆蓋率的鈣鈦礦薄膜是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。本論文中我們通過(guò)在PbI_2的前驅(qū)體溶液中加入不同比例的路易斯堿尿素來(lái)調(diào)控其在PEDOT:PSS層上的生長(zhǎng)過(guò)程,并得到了不同形貌的PbI_2薄膜。紅外光譜圖和電子掃描顯微鏡顯示尿素可以和PbI_2生成PbI_2·O=C(NH_2)_2復(fù)合物。這種復(fù)合物的存在能夠減緩PbI_2的結(jié)晶過(guò)程,得到片狀的PbI_2大晶粒。進(jìn)一步的研究表明尿素?fù)饺氲腜bI_2在和碘甲胺反應(yīng)生成CH_3NH_3PbI_3時(shí)會(huì)形成CH_3NH_3I·PbI_2·O=C(NH_2)_2中間態(tài),這種中間態(tài)的存在能夠抑制鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過(guò)程,進(jìn)而提高鈣鈦礦的成膜質(zhì)量。在這些因素的共同作用下最終形成了全覆蓋、大顆粒、高結(jié)晶的鈣鈦礦薄膜,薄膜的最大晶粒尺寸超過(guò)了2μm。我們將得到的高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜制備成太陽(yáng)能電池,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了18.01%,填充因子高達(dá)82.29%。同時(shí),鈣鈦礦太陽(yáng)能電池能夠保持17.56%的穩(wěn)態(tài)效率。
【圖文】：

鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)示意圖

目前報(bào)道的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最高效率已經(jīng)超過(guò)了 22%。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是從染料敏化太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，圖1.2展示了兩種常見(jiàn)的鈣鈦礦太陽(yáng)電池的基本結(jié)構(gòu)。第一種是典型的介觀結(jié)構(gòu)（meso-superstructured）的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。典型的電池結(jié)構(gòu)為 FTO/致密 TiO2/介孔 TiO2＆鈣鈦礦層/空穴傳輸層/金屬對(duì)電極。其中致密 TiO2層被用作電子傳輸層，介孔 TiO2作為框架層。在介孔 TiO2層上生長(zhǎng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率較高，但是遲滯現(xiàn)象較為嚴(yán)重，而且介孔層所需要的退火溫度較高。第二種是平面異質(zhì)結(jié)（planar heterojuction）太陽(yáng)能電池， 這種電池的結(jié)構(gòu)為 FTO/電子（空穴）傳輸層/鈣鈦礦吸光層/空穴（電子）傳輸層/金屬對(duì)電極。這種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，，所需要的退火溫度也較低，使得這種結(jié)構(gòu)在柔性可穿戴方面具有廣闊的應(yīng)用前景。另外一些新型的結(jié)構(gòu)，例如無(wú)空穴、電子傳輸材料的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池也得到了人們的關(guān)注[17-21]。圖 1.2 兩種常見(jiàn)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)示意圖[16]。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工作原理如圖1.3所示。當(dāng)太陽(yáng)光照射到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池時(shí)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁雄P

本文編號(hào)：2680897