【摘要】：在眾多的光伏器件中,有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(perovskite solar cells PSCs)具有易溶液法制備和綜合成本低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為光伏領(lǐng)域的一顆璀璨新星。在短短幾年內(nèi),PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)22%,優(yōu)良的性能使其已具有商業(yè)化利用的潛力。因此,PSCs被認(rèn)為有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。然而,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性仍然不理想,這一點(diǎn)是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸;如何繼續(xù)提高效率和改善電池測(cè)試中的回滯現(xiàn)象,也是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本論文研究?jī)?nèi)容主要集中在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的界面調(diào)控和改性方面,通過(guò)引入有機(jī)分子或無(wú)機(jī)物等界面層來(lái)改善鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能,具體內(nèi)容如下:第一章:首先介紹了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦材料及其太陽(yáng)能電池組成、制備工藝、工作原理和發(fā)展歷程,然后歸納總結(jié)了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池存在的回滯和穩(wěn)定性問(wèn)題及相應(yīng)的解決策略,最后提出了本論文的選題依據(jù)和研究思路。第二章:采用有機(jī)酸/胺分子共同調(diào)控TiO2/鈣鈦礦界面,助力鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能提高。6-氨基己酸和正已酸兩種分子共同調(diào)控TiO2的表面;酸胺的羧基端可以與TiO2牢靠地結(jié)合,氨基端與鈣鈦礦層形成良好接觸,從而提高電池效率且減緩回滯,同時(shí),界面憎水性的烷基鏈可以抵抗水分入侵,進(jìn)而增強(qiáng)TiO2/鈣鈦礦界面的穩(wěn)定性。因此,酸胺修飾協(xié)同地增強(qiáng)電池的整體性能。修飾的電池效率高達(dá)18.21%且回滯小。此外,電池的穩(wěn)定性也得到了提升,并且在空氣中儲(chǔ)存30天后,修飾的電池仍然維持起始效率的70%。第三章:TiO2/鈣鈦礦界面的精細(xì)調(diào)控,已使得電池性能得到提升,但因TiO2的電子傳輸能力較低以及其表面存在缺陷態(tài),限制了電池性能的進(jìn)一步提高。為了避免這個(gè)問(wèn)題,利用電子傳輸性能更為優(yōu)越的ZnO作為電子傳輸層是一個(gè)可靠的策略。然而,ZnO表面呈現(xiàn)堿性且存在氧缺陷,這會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦分解。因此,我們采用了硫脲處理ZnO表面形成的ZnS,并鈍化ZnO/戙鈦礦的界面,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)界面的調(diào)控。ZnO-ZnS表面上的S原子可以與ZnO/鈣鈦礦界面處的Pb2+離子配位,形成了一個(gè)新奇的電子傳輸通道從而加快電荷提取和減小回滯。更為重要的是,ZnS自身具有的穩(wěn)定特性提高了整體太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。最后,我們利用ZnO-ZnS作為電子傳輸層獲得了高效穩(wěn)定的電池;電池的效率超過(guò)20.17%。第四章:終章先歸納總結(jié)了本論文的研究?jī)?nèi)容,然后預(yù)測(cè)了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì),并對(duì)未來(lái)的研究提出了一些展望。
【圖文】：

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池［ｍ９］的加工方式和制備工藝具有差異，常見(jiàn)的鈣鈦礦太陽(yáng)逡逑能電池的結(jié)構(gòu)主要分為正置（ｎ－ｉ－ｐ）和倒置（ｐ－ｉ－ｎ）型。根據(jù)電池是否米用介孔骨架，，逡逑細(xì)分為：正置介孔型、正置平板型、倒置平板型和倒置介孔型（圖１－３）。正置型逡逑結(jié)構(gòu)的具體組成包括：ｇｌａｓｓ／ＦＴ０層、ＥＴＬ層、ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ層、ＨＴＬ層和金電極等逡逑六部分（圖ｌ－４ａ）。逡逑３逡逑

鈣鈦礦層的制備工藝是整個(gè)電池組裝過(guò)程的核心，高品質(zhì)的鈣鈦礦層逡逑是高性能電池的保障。目前的制備工藝包括：一步涂覆法、雙源共蒸法、連續(xù)法逡逑和蒸汽輔助結(jié)晶法等四種方法［２４］（圖１－５）。一步涂覆法是直接生成鈣鈦礦；雙源逡逑共蒸法是通過(guò)ＣＨ３ＮＨ３Ｉ和氣相的碘化鉛生成鈣鈦礦；連續(xù)兩步法和氣體處理法逡逑是先制備好Ｐｂｌ２薄膜，再采用ＣＨ３ＮＨ３Ｉ和溶液或者ＣＨ３ＮＨ３Ｉ和氣后處理Ｐｂｌ２得逡逑到鈣鈦礦薄膜。在實(shí)驗(yàn)章節(jié)中，我們采用“兩步法”制備鈣鈦礦層。逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(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 張昌能,王命泰,李芳,孔明光,郭力,徐煒煒,朱曉光,王孔嘉;A Polymeric/Inorganic Nanocomposite for Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells[J];Plasma Science & Technology;2005年04期

本文編號(hào)：2694480