【摘要】：近年來(lái),開(kāi)發(fā)高效低成本太陽(yáng)能電池以滿足持續(xù)增長(zhǎng)的能源需求得到相關(guān)領(lǐng)域的極大重視。目前,鹵鉛甲銨(CH3NH3PbX3,X=Cl,Br,I)及其混合鹵化物晶體對(duì)應(yīng)的三維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)具有帶隙可調(diào)控、吸收系數(shù)大、載流子遷移率高等優(yōu)點(diǎn),可組裝成低成本高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)。由于Au或Ag等貴金屬作為對(duì)電極(CE)不利于商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),而碳材料在自然界中儲(chǔ)存量大,具有高導(dǎo)電性,成本低,穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在PSCs對(duì)電極替代貴金屬Au。量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池(QDSSCs)的量子點(diǎn)敏化劑具有量子尺寸效應(yīng)和多激子效應(yīng)等備受研究者關(guān)注。Bi2S3作為一種無(wú)毒環(huán)境友好型材料,用于量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)化效率,使得新能源量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有廣闊的研究?jī)r(jià)值。(1)在空氣中采用刮涂法將商業(yè)碳漿用于PSCs對(duì)電極上,獲得了 7.6%的電池效率;在此基礎(chǔ)上,將自制碳漿作為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的對(duì)電極,獲得了 7.97%的電池效率;隨后,采用溶膠凝膠法,制成不同濃度摻氟二氧化錫顆粒作為粘結(jié)劑用于自制碳漿料中,與碳材料共同作用決定自制碳漿料的性能。其中使用摻入最優(yōu)濃度的摻氟二氧化錫自制碳漿,得到12.04%的光電轉(zhuǎn)化效率。在空氣中通過(guò)兩步法制備的鈣鈦礦膜進(jìn)行XRD和SEM表征,證明在空氣中CH3NH3PbI3薄膜成功制備。通過(guò)EDX和TEM對(duì)制備的摻氟二氧化錫顆粒表征,得到摻氟二氧化錫顆粒成分含量及顆粒大小。采用PL光致發(fā)光測(cè)試驗(yàn)證鈣鈦礦碳對(duì)電極有對(duì)光生空穴的提取并傳輸?shù)酵怆娐返淖饔谩Ｍㄟ^(guò)J-V測(cè)試,阻抗譜圖測(cè)試等得出自制碳漿作為PSCs對(duì)電極與鈣鈦礦層接觸良好,器件光電性能良好。在空氣中采用低溫碳漿刮涂法代替貴金屬Au和Ag,并且去掉空穴傳輸層,這更易于未來(lái)電池器件的商業(yè)化,為研究低成本高效PSCs提供了新方向。(2)通過(guò)連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)在Ti02薄膜上沉積CdS和Bi2S3量子點(diǎn),得到對(duì)應(yīng)器件的光電轉(zhuǎn)化效率為0.41%,并且研究了 ZnS鈍化層的加入對(duì)QDSSCs性能的影響。在此基礎(chǔ)上摻入碳材料改進(jìn)光陽(yáng)極結(jié)構(gòu),最終獲得1.22%光電轉(zhuǎn)化效率,同時(shí)利用XRD、TEM表征得到量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和尺寸。采用J-V、EIS和OCVD研究不同優(yōu)化光陽(yáng)極結(jié)構(gòu),對(duì)器件性能的影響。探索出器件性能提高的主要原因?yàn)榻缑娼佑|阻值減小,提高了電子的收集效率,從而提高光電性能。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(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】：

子注入過(guò)程），（４）具有Ｓ２＿／Ｓ，對(duì)的氧化還原電解質(zhì)，（５）對(duì)氧化還原電解質(zhì)具有催逡逑化活性的對(duì)電極。逡逑如圖１－１所示，當(dāng)ＱＤＳＳＣｓ被入射光持續(xù)照射時(shí)，入射光子的能量等于或大逡逑于帶隙，半導(dǎo)體量子點(diǎn)將電子從ＱＤ的價(jià)帶（ＶＢ）激發(fā)到其導(dǎo)帶（ＣＢ），空穴留在價(jià)逡逑帶。由于能級(jí)間相互匹配，電子注入丁丨０２的０８（參見(jiàn)反應(yīng)⑴），然后沿Ｔｉ０２膜轉(zhuǎn)逡逑移到透明導(dǎo)電玻璃（ＦＴＯ）（見(jiàn)反應(yīng)（２））。再通過(guò)外電路傳輸?shù)綄?duì)電極，空穴將電解質(zhì)逡逑中氧化態(tài)Ｓ２？還原，這個(gè)過(guò)程量子點(diǎn)得以再生，（參見(jiàn)反應(yīng)（３））。從外電路傳輸?shù)綄?duì)逡逑電極的電子將電解質(zhì)中的Ｓｆ還原，完成電解質(zhì)的再生過(guò)程，（參見(jiàn)反應(yīng)（４）），整個(gè)逡逑電池循環(huán)回路過(guò)程完成。ＱＤ導(dǎo)帶中電子和Ｔｉ０２導(dǎo)帶中電子在電解質(zhì)界面處發(fā)生逡逑電荷復(fù)合（參見(jiàn)反應(yīng)（５）和（６）即光陽(yáng)極／電解質(zhì)界面的電荷重復(fù)合限制了氋效逡逑ＱＤＳＳＣｓ的發(fā)展。反應(yīng)方程式如下。逡逑ＴｉＣＶＱＤ＋ｈｖ－ＶＴｉＣＶＱＤ邋（ｅｌｅｃｔｒｏｎ＋ｈｏｌｅ）－＞Ｔｉ0２邋（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）＋ＱＤ（ｈｏｌｅ）邋（１）逡逑Ｔｉ0２邋（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）＋ＦＴＯ＾Ｔｉ0２＋ＦＴＯ邋（ｅ

試逡逑中，例如ＱＤ導(dǎo)帶中電子和Ｔｉ０２導(dǎo)帶中電子，在電有達(dá)到ＦＴＯ玻璃傳至外電路，所產(chǎn)生的光電流被流是指電子傳輸層的電子沒(méi)有傳遞至外電路，而和合。逡逑光照下，器件內(nèi)部不僅會(huì)光生電子，產(chǎn)生電流。同生暗電流，而暗電流和光照條件下產(chǎn)生的工作電流到暗電流的大小，暗態(tài)電流可以在暗態(tài)條件下對(duì)器上施加一定的電壓Ｕ，保證和標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照射下的半的電子濃度Ｎ相差不大。暗態(tài)電流反映的是電子和則表明電子空穴的復(fù)合程度越小，器件性能越優(yōu)異。遍接受。逡逑抗譜（ＥＩＳ）逡逑譜在太陽(yáng)能電池中，可以用來(lái)測(cè)量器件內(nèi)各組件的

（Ｎｙｑｕｉｓｔ圖）和波特圖（Ｂｏｄｅ圖）的實(shí)際分量來(lái)獲得阻值。Ｎｙｑｕｉｓｔ圖：以－Ｚ”為縱逡逑軸，以Ｚ’為橫軸表示電化學(xué)阻抗的復(fù)平面圖；Ｂｏｄｅ圖：以相位角為縱軸，以頻率逡逑為橫軸，表示相位角頻率關(guān)系的曲線，稱為Ｂｏｄｅ相圖，如圖１－３為典型的Ｎｙｑｕｉｓｔ逡逑圖和Ｂｏｄｅ相圖。逡逑Ｒｌ邋Ｒ２邋��？逡逑１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邋７０邋８０邐９０逡逑（ｂ）邐ＺＶ邋Ｏｈｍ逡逑－４０ｉ邐：邐逡逑ＩＥ－３邋０．０１邋０．１邐１邐１０邐１００邋１（Ｈ）０邋１００００逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／邋ＨＺ逡逑圖１－３太陽(yáng)能電池的Ｎｙｑｕｉｓｔ圖⑷和Ｂｏｄｅ圖（ｂ）［３７１逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｈｅ邋Ｎｙｑｕｉｓｔ邋ｐｌｏｔ（ａ），邋ａｎｄ邋Ｂｏｄｅ邋ｐｌｏｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｅｌｌｓ（ｂ）［，７１逡逑在ＱＤＳＳＣｓ中，心是對(duì)電極／電解質(zhì)界面處的電子傳輸電阻，Ｒ２是Ｔｉ０２／量子逡逑點(diǎn)敏化劑／電解質(zhì)界面處的電子傳輸阻力。Ｒ３為電解液的擴(kuò)散電阻。ＣＰＥ！、ＣＰＥ２逡逑是＆和１１２的電容的恒相元件。逡逑ＰＳＣｓ整個(gè)器件的串聯(lián)電阻為Ｉ，礦鈦礦和對(duì)電極電阻為Ｒ２。礦鈦礦／對(duì)電逡逑極界面之間的傳輸電阻為ＣＰＥ，。用Ｚｖｉｅｗ軟件等效電路進(jìn)行擬合，得到處理后的逡逑數(shù)據(jù)，反映器件有關(guān)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。在Ｂｏｄｅ圖中，使用中頻峰的頻率根據(jù)公逡逑式：計(jì)算出電子的壽命，／ｍｉｄ為中頻峰的頻率［３８］。逡逑１．２．２．４入射單色光子－電子轉(zhuǎn)換效率測(cè)試（ＺＰＣｆｉ１）逡逑／ＰＣＥ是測(cè)量在電極處收集的電荷載體與入射光子數(shù)量的比率，也稱為外部量逡逑子效率。光照射在ｌＯＯｍＷｃｍ２的ＡＭ邋１．５照度下進(jìn)行測(cè)量

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 靳斌斌;量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的光陽(yáng)極和對(duì)電極研究[D];陜西師范大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 周璐;包覆Al_2O_3的FTO@TiO_2光陽(yáng)極材料在染料敏化太陽(yáng)電池中的應(yīng)用研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2799532