發(fā)布時(shí)間：2020-07-13 19:25

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng),煤炭,石油,天然氣等常規(guī)化石燃料已經(jīng)枯竭并將耗盡,并造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此,新的可再生能源將會(huì)是世界未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì),太陽(yáng)能無(wú)疑是最好的選擇,對(duì)于太陽(yáng)能電池研究一直是能源研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)是一種新型有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜太陽(yáng)能電池,近年來(lái)已經(jīng)達(dá)到22%能量轉(zhuǎn)換效率,并且可望成為下一代清潔能源。然而,這種太陽(yáng)能電池材料的穩(wěn)定性已成為制約其進(jìn)一步應(yīng)用的瓶頸。能源工作者已經(jīng)進(jìn)行了各種研究來(lái)提高鈣鈦礦的穩(wěn)定性。本論文目的是通過(guò)一步溶劑法和兩步沉積法制備以TiO2為電子傳輸層的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池,通過(guò)比較鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和性能,對(duì)制備好的工藝進(jìn)行了優(yōu)化,并討論了電池效率的影響因素。此外,Zn-Al層狀雙氫氧化物(LDHs)的熱解產(chǎn)物被用作MAPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的電子傳輸層。系統(tǒng)研究了 Zn-Al LDHs熱解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),形貌和光電效應(yīng),并討論了其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。主要內(nèi)容可概括如下:(a)為了提高太陽(yáng)能電池的光電效率,需要找到合適的方法來(lái)制備鈣鈦礦層。首先是將鈦酸四異丙酯水解并旋涂到FTO玻璃上形成致密TiO2層,旋涂介孔TiO2作為裝載MAPbI3的支架層,并將商業(yè)碳漿用作對(duì)電極。太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)是FTO/致密TiO2/meso-TiO2/MAPbI3/Carbon,MAPbI3層分別采用一步法和兩步法制備。比較不同MAPbI3負(fù)載方法的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu),形態(tài)和光伏效應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn)采用一步法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,效率為1.28%,但兩步法太陽(yáng)能電池的效率達(dá)到6.62%,可以得出兩步法優(yōu)于一步法用于太陽(yáng)能電池。(b)制備了Zn-Al MMO納米片作為電子傳輸層的MAPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光伏性能,并進(jìn)行了系統(tǒng)研究。通過(guò)水熱法制備Zn-AlLDHs并用作致密層,然后通過(guò)兩步沉積法將MAPbI3鈣鈦礦涂覆在介孔TiO2層上,將碳電極用作對(duì)電極。此外,同時(shí)探討了不同的硝酸鋅和硝酸鋁的比例和高溫?zé)Y(jié)后,得到復(fù)合金屬氧化物。探討其作為電子傳輸層對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的影響。最終發(fā)現(xiàn)在500℃和600℃高溫?zé)峤庀?鋅鋁摩爾比為5時(shí),電池器件的最佳效率為6.60%。是迄今已報(bào)道Zn-Al MMO作為PSCs中的電子傳輸材料獲得了最高的效率。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4
【圖文】：

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)部分：鈣鈦礦層、電子傳輸層（ＥＴＭ）、空穴逡逑傳輸層（ＨＴＭ）、陰極、陽(yáng)極。逡逑其結(jié)構(gòu)如圖１．２所示。逡逑—逡逑空穴傳輸層逡逑５警銀翁＇吸收層邐－７邋＂逡逑電子傳輸層逡逑釀逡逑邐逡逑圖１．２鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａ邋ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｅｌｌ逡逑鈣鈦礦層作為光吸收層，其具有類似半導(dǎo)體的能量帶隙，吸收合適光子能量逡逑３逡逑

失去一部分電子而產(chǎn)生空穴，空穴會(huì)注入到空穴傳輸層材料的能級(jí)中［１０＂１２］；邋５．載逡逑流子被對(duì)應(yīng)的電極所采集。電子被陰極材料采集，空穴被陽(yáng)極材料采集。其過(guò)程逡逑如圖１．３所示。逡逑傳輸逡逑ｉ邋｜邐￣逡逑電子邐———邐／邋ｈ＋＂逡逑傳輸逡逑Ｌ—ｊ邋Ｉ邋層｜｜邋…二逡逑圖１．３鈣鈦礦電荷遷移過(guò)程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ邋Ｃｈａｒｇｅ邋Ｔｒａｎｓｆｅｒ邋Ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑１．２．２鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法逡逑（１）鈣鈦礦層逡逑鈣鈦礦層即光活性層，鈣鈦礦型晶體在襯底表面的生長(zhǎng)情況，其晶形的完整逡逑程度，層表面的均勻性等都會(huì)影響層吸收光性能的好壞。常用的有機(jī)－無(wú)機(jī)雜化逡逑鈣鈦礦材料如ＡＰｂＸ３（Ａ＝ＦＡ、ＭＡ，Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）。在分子層面上，ＰｂＩ２能與ＣＨ３ＮＨ３Ｉ逡逑能夠通過(guò)分子自發(fā)反應(yīng)在常溫下而迅速反應(yīng)生成ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３晶體％。鈣鈦礦層逡逑４逡逑

固體升華的氣體，擴(kuò)散在基底上發(fā)生了自發(fā)是化學(xué)反應(yīng)在形成鈣鈦礦薄膜。但是逡逑這種方法需要設(shè)備的支持，因此一般實(shí)驗(yàn)室中用到到相對(duì)較少。其裝置逡逑不意如圖１．４所不。逡逑ｖ邋ｙ邋ｖ邋３逡逑Ｏｒｇａｎｉｃ邋Ｖａｐｏｒ逡逑Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ邋Ｖａｐｏｒ逡逑‘ｊ逡逑＼ｊ．：：＇。滃逡逑Ｏｒｇａｎｉｃ邐Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ逡逑圖１．４雙源共蒸發(fā)裝置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｄｕａｌ－ｓｏｕｒｃｅ邋ｃｏ－ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑氣相輔助溶液法逡逑氣相輔助溶液法是一種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室的方法，是一種結(jié)合了有關(guān)氣相的沉積逡逑與溶液旋涂法的方法。以合成ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３為例，首先，通過(guò)旋涂的方法在玻璃逡逑ＦＴＯ襯底上形成有Ｐｂｌ２的薄膜層，然后將該玻璃置于ＭＡＩ的蒸氣裝置中，并通逡逑過(guò)加熱處理使得ＭＡＩ的蒸氣緩慢地與薄膜Ｐｂｌ２薄膜層反應(yīng)，該方法制備的鈣鈦逡逑礦薄膜相比溶液法具有更好的完整性、薄膜均勻和結(jié)晶性更好。但是氣相輔助需逡逑要設(shè)備的支持，在一般的實(shí)驗(yàn)中不是很適用，每次實(shí)驗(yàn)需要反應(yīng)物的量也是特別逡逑多，因此不適用于大規(guī)模生產(chǎn)面積較大的鈣鈦礦。因此實(shí)驗(yàn)中選擇合適的方法是逡逑特種重要的，相對(duì)比上面的幾種方法，更推薦一步法和兩步法完成鈣鈦礦的制備。逡逑６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 齊吉泰;半導(dǎo)體器件中的量子隧道效應(yīng)[J];高師理科學(xué)刊;2002年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉佳琦;鈣鈦礦薄膜的制備及性能表征[D];北京交通大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2753874