【摘要】：為了應(yīng)對能源危機(jī)等問題,人類一直在尋求一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的新能源。太陽光是一種無窮無盡的可再生能源,太陽能電池作為有效利用太陽光的佼佼者而深受矚目。以鈣鈦礦作為光吸收材料的光伏器件在近幾年成為研究熱點(diǎn),鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)一般為導(dǎo)電玻璃/電子傳輸層/光吸收層/空穴傳輸層/金屬電極。其中電子傳輸層的作用是將鈣鈦礦活性層中光伏效應(yīng)產(chǎn)生的光生電子傳導(dǎo)到導(dǎo)電玻璃,阻擋空穴傳輸進(jìn)而防止電子-空穴復(fù)合等,并且作為鈣鈦礦生長的載體。本文對電子傳輸層的制備工藝進(jìn)行了詳細(xì)的研究和討論。1.研究了不同的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶劑比例對光吸收層以及電池性能的影響。分別使用N-N二甲基甲酰胺(DMF):二甲基亞砜(DMSO)的體積比例為7:3以及9:1的比例配置溶劑。分別使用不同溶劑進(jìn)行旋涂制備出鈣鈦礦活性層。對制備而成的鈣鈦礦活性層進(jìn)行表征,并組裝成太陽能電池器件,能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了11.50%。2.對鈣鈦礦太陽能電池的電子傳輸層制備工藝進(jìn)行了詳細(xì)的研究,討論了兩種不同方法制備TiO_2電子傳輸層對電池性能的影響。分別采用了乙酰丙酮鈦旋涂制備的方法和鈦酸丁酯旋涂并用四氯化鈦溶液后處理兩種方法。研究表明,乙酰丙酮鈦旋涂制備法更佳,制備TiO_2電子傳輸層的最佳前驅(qū)液為1.5mol/L的乙酰丙酮鈦溶液。在此基礎(chǔ)上提出醋酸腐蝕TiO_2致密層表面的方法。使用這種方法制備出的TiO_2電子傳輸層表面更粗糙,便于與鈣鈦礦進(jìn)行貼合。研究了采用這種工藝制備的鈣鈦礦太陽能電池,腐蝕時間對太陽能電池性能的影響。最終制備出的太陽能電池效率最高達(dá)到了13.23%。3.在傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池工藝中,鈣鈦礦活性層與致密TiO_2往往無法完美結(jié)合,導(dǎo)致界面出現(xiàn)很多孔洞,這些缺陷對于電子傳輸會形成很大的阻礙,進(jìn)而影響器件性能。對此,我們使用離子吸附的方法引入了一層超薄的Ba TiO_3附著于致密TiO_2層表面。Ba TiO_3具有與CH_3NH_3Pb I_3材料相似的晶體結(jié)構(gòu),可以誘導(dǎo)鈣鈦礦材料的晶體生長,并使其生長過程更為穩(wěn)定。通過XPS測試表征了TiO_2層表面的BaTi O_3,對鈣鈦礦活性層進(jìn)行了SEM觀察。研究表明改善后的鈣鈦礦活性層晶體質(zhì)量提升,晶界減少而且晶粒尺寸增大。通過將離子吸附次數(shù)研究其對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響。結(jié)果表明最佳次數(shù)為3次,相應(yīng)的鈣鈦礦太陽能電池的效率達(dá)到了16.15%。
【圖文】：

太陽能電池光伏效應(yīng)原理

三代太陽能電池分類
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 魏靜;趙清;李恒;施成龍;田建軍;曹國忠;俞大鵬;;鈣鈦礦太陽能電池:光伏領(lǐng)域的新希望[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊家躍;固體介電函數(shù)及其溫度依變性的量子分子動力學(xué)模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 姚世婷;鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的設(shè)計與制備[D];吉林大學(xué);2017年

2 夏飛;通過修飾電子傳輸層提高鈣鈦礦太陽能電池的性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 高紹坤;溶劑添加劑及陰極修飾在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用[D];河北大學(xué);2014年

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本文編號：2704905