近年來,以有機金屬鹵化物為吸光材料的有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池(Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Solar Cells,HPVSs)成為目前新一代太陽能電池研究的重要方向。隨著溶劑工程、元素摻雜、界面處理和新型空穴傳輸材料等一系列技術的開發(fā)應用,鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率(Power Conversion Efficiency,PCE)在短短十年的時間內(nèi)就提升到了23.7%,接近單晶硅的光電轉化效率。但是,鈣鈦礦材料對光照、熱,尤其是水,特別敏感,長時光照、高溫和較高濕度,都會引起鈣鈦礦材料的分解,從而影響器件性能,也限制了鈣鈦礦太陽能電池的實際應用,阻礙了其工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進程。為制備得到高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池器件,本論文分別從結構優(yōu)化和改進鈣鈦礦薄膜制備工藝兩個方面進行研究。通過在鈣鈦礦器件的空穴傳輸層(Hole-Transport Layer,HTL)中摻雜還原氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide,rGO)提高器件的效率及穩(wěn)定性。利用石墨烯及其衍生物材料比表面積大、電性能優(yōu)良等優(yōu)點,在鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層(Hole-Transport Layer,HTL)中摻雜一定比例的還原氧化石墨烯,提高HTL的載流子輸運性能,提高器件效率;同時,rGO可以通過對鋰離子的吸附抑制鋰離子在空穴傳輸層中的遷移,通過阻擋鋰離子遷移至空穴傳輸層(HTL)表面而吸水來保護器件,降低水分子引起的材料降解,提高器件的穩(wěn)定性。通過采用溴化甲胺滴旋處理的方法優(yōu)化鈣鈦礦電池薄膜的制備工藝,實現(xiàn)了在低溫條件下制備具有大晶粒表面平整的鈣鈦礦薄膜。即采用滴旋的方法,即將部分陽離子混合碘化鉛制備前驅體溶液旋涂,在旋涂過程中滴加另一部分陽離子溶液的工藝,實現(xiàn)了低溫制備,鈣鈦礦晶粒尺寸明顯增大,表面較為平整連續(xù);相比于傳統(tǒng)的兩步滴涂法工藝,基于該工藝制備的鈣鈦礦太陽能電池的效率從17.6%提高到了19.2%,并且轉換效率在400小時內(nèi)沒有下降,穩(wěn)定性得到提高。本論文針對鈣鈦礦材料的優(yōu)缺點、太陽能電池的器件結構和實際應用需求,分別從結構優(yōu)化和改進鈣鈦礦薄膜制備工藝兩個方面進行研究,均有效提高了鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率,改善了器件的穩(wěn)定性,有助于拓展鈣鈦礦太陽能電池的應用領域,為鈣鈦礦太陽能電池研究提供新方向,進一步推進鈣鈦礦太陽能電池的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

鈣鈦礦晶體結構示意圖

鈣鈦礦器件結構及能級

太陽光模擬器測得J-V曲線

【參考文獻】

相關期刊論文 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:光伏領域的新希望[J];中國科學:技術科學;2014年08期

本文編號：2811430