【摘要】：近年來,開發(fā)高效低成本太陽能電池以滿足持續(xù)增長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,可組裝成低成本高效率鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)。由于Au或Ag等貴金屬作為對電極(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對電極替代貴金屬Au。量子點敏化太陽能電池(QDSSCs)的量子點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作為一種無毒環(huán)境友好型材料,用于量子點太陽能電池中產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)化效率,使得新能源量子點太陽能電池具有廣闊的研究價值。(1)在空氣中采用刮涂法將商業(yè)碳漿用于PSCs對電極上,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能電池的對電極,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。在空氣中通過兩步法制備的鈣鈦礦膜進行XRD和SEM表征,證明在空氣中CH3NH3PbI3薄膜成功制備。通過EDX和TEM對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)光測試驗證鈣鈦礦碳對電極有對光生空穴的提取并傳輸?shù)酵怆娐返淖饔�。通過J-V測試,阻抗譜圖測試等得出自制碳漿作為PSCs對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,得到對應(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QDSSCs性能的影響。在此基礎(chǔ)上摻入碳材料改進光陽極結(jié)構(gòu),最終獲得1.22%光電轉(zhuǎn)化效率,同時利用XRD、TEM表征得到量子點的結(jié)構(gòu)和尺寸。采用J-V、EIS和OCVD研究不同優(yōu)化光陽極結(jié)構(gòu),對器件性能的影響。探索出器件性能提高的主要原因為界面接觸阻值減小,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4
【圖文】：

子注入過程），（４）具有Ｓ２＿／Ｓ，對的氧化還原電解質(zhì)，（５）對氧化還原電解質(zhì)具有催逡逑化活性的對電極。逡逑如圖１－１所示，當(dāng)ＱＤＳＳＣｓ被入射光持續(xù)照射時，入射光子的能量等于或大逡逑于帶隙，半導(dǎo)體量子點將電子從ＱＤ的價帶（ＶＢ）激發(fā)到其導(dǎo)帶（ＣＢ），空穴留在價逡逑帶。由于能級間相互匹配，電子注入丁丨０２的０８（參見反應(yīng)⑴），然后沿Ｔｉ０２膜轉(zhuǎn)逡逑移到透明導(dǎo)電玻璃（ＦＴＯ）（見反應(yīng)（２））。再通過外電路傳輸?shù)綄﹄姌O，空穴將電解質(zhì)逡逑中氧化態(tài)Ｓ２？還原，這個過程量子點得以再生，（參見反應(yīng)（３））。從外電路傳輸?shù)綄﹀义想姌O的電子將電解質(zhì)中的Ｓｆ還原，完成電解質(zhì)的再生過程，（參見反應(yīng)（４）），整個逡逑電池循環(huán)回路過程完成。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（參見反應(yīng)（５）和（６）即光陽極／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有傳遞至外電路，而和合。逡逑光照下，器件內(nèi)部不僅會光生電子，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)條件下對器上施加一定的電壓Ｕ，保證和標(biāo)準(zhǔn)太陽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）逡逑譜在太陽能電池中，可以用來測量器件內(nèi)各組件的

（Ｎｙｑｕｉｓｔ圖）和波特圖（Ｂｏｄｅ圖）的實際分量來獲得阻值。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�。垮义希保斑姡玻斑姡常斑姡矗斑姡担斑姡叮板澹罚板澹福斑姡梗板义希ǎ猓┻姡冢皱澹希瑁礤义希矗埃檫姡哼婂义希桑牛冲澹埃埃卞澹埃边姡边姡保斑姡保埃板澹保ǎ龋板澹保埃埃埃板义希疲颍澹瘢酰澹睿悖澹龋阱义蠄D１－３太陽能電池的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，心是對電極／電解質(zhì)界面處的電子傳輸電阻，Ｒ２是Ｔｉ０２／量子逡逑點敏化劑／電解質(zhì)界面處的電子傳輸阻力。Ｒ３為電解液的擴散電阻。ＣＰＥ！、ＣＰＥ２逡逑是＆和１１２的電容的恒相元件。逡逑ＰＳＣｓ整個器件的串聯(lián)電阻為Ｉ，礦鈦礦和對電極電阻為Ｒ２。礦鈦礦／對電逡逑極界面之間的傳輸電阻為ＣＰＥ，。用Ｚｖｉｅｗ軟件等效電路進行擬合，得到處理后的逡逑數(shù)據(jù)，反映器件有關(guān)過程的動力學(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)換效率測試（ＺＰＣｆｉ１）逡逑／ＰＣＥ是測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照度下進行測量

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 靳斌斌;量子點敏化太陽電池的光陽極和對電極研究[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光陽極材料在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

本文編號：2799532