發(fā)布時間：2020-09-16 17:11

　　 為了緩解社會面臨的能源危機,拓展可再生、環(huán)境友好的新能源勢在必行,太陽能作為未來人類重要的能源供給被寄予很大希望。而開發(fā)成本低、效率高的新型太陽能電池成為近年來的研究熱點。鈣鈦礦太陽能電池由于其簡單的制備工藝,較低的制備成本和較高的光電轉(zhuǎn)化效率吸引眾多科研工作者的興趣。但是如何制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜以及高效率器件依然是個挑戰(zhàn),因此,本文主要展開以下工作:(1)基于溶劑工程,開發(fā)了一種三種混合溶劑工程對鈣鈦礦薄膜質(zhì)量進行優(yōu)化。通過在鈣鈦礦前驅(qū)液中添加與碘化鉛(PbI_2)有配位作用的溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)來減緩鈣鈦礦的結(jié)晶速率。當(dāng)NMP與二甲基亞砜(DMSO)達到最佳體積比時,電池器件的光電轉(zhuǎn)化效率達到19.61%。(2)基于綠色溶劑工程優(yōu)化鈣鈦礦薄膜質(zhì)量制備高效鈣鈦礦太陽能電池。采用無毒綠色溶劑乙酸乙酯(EA)來代替有毒溶劑氯苯作為制備空穴傳輸層所需溶劑以及將EA取代氯苯(CB)作為反溶劑來誘導(dǎo)晶�？焖俪珊藖碇苽溻}鈦礦薄膜。研究鈣鈦礦前驅(qū)液中碘化鉛與二甲基亞砜的比例對鈣鈦礦薄膜質(zhì)量以及器件性能的影響,在最佳條件下器件的光電轉(zhuǎn)化效率達到了19.23%。(3)基于界面工程制備高效無遲滯現(xiàn)象平面結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池。通過在TiO_2/FTO基底上旋涂硫化鎘(CdS)量子點低溫制備CdS/TiO_2電子傳輸層,研究不同阻擋層對器件電池光電性能以及器件穩(wěn)定性的影響。通過優(yōu)化CdS量子點的濃度制備出遲滯現(xiàn)象小的平面結(jié)構(gòu)的器件,器件反向正向掃描測試的效率分別達到了18.89%和18.30%,同時器件放置20天后效率依舊保持最初的84%。
【學(xué)位單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

對于我們研究的有機/無機雜化鈣鈦礦，其理想的結(jié)構(gòu)具有立方對稱性，即符合 ABX3的結(jié)構(gòu)，其中如圖 1.1 所示。其中 X 為鹵素陰離子（X=F-、Cl-、Br-、I-），B 為離子半徑較小的無機陽離子（B=Pb2+、Sn2+），無機層具有較小的光學(xué)帶隙，A 為有機組分，通�？梢詾椋∕A）CH3NH3+或者（FA）CH3(NH2)+，有機層具有較大的 HOMO、LOMO 能級差，這種有機/無機雜化材料在受激后會產(chǎn)生兩種類型的激子，即由無機金屬鹵化物產(chǎn)生的 Wannier 激子和由有機組分產(chǎn)生的 Frenkel 激子[6]。Park[7]等研究表明，三維結(jié)構(gòu)的 CH3NH3PbI3在光伏應(yīng)用中不僅僅可以作為吸光材料，它本身也可作為傳輸載流子材料，進一步證明了這種三維結(jié)構(gòu)的材料受光激發(fā)后生成 Wannier 激子，可以看出三維結(jié)構(gòu)的有機/無機雜化鈣鈦礦結(jié)構(gòu)更適合于太陽能電池的制備[8]。

9%介觀型鈣鈦礦太陽能電池。2013 年，Seok[14]等通過構(gòu)筑礦復(fù)合結(jié)構(gòu)，制備了光電轉(zhuǎn)化效率 12%的器件。Burschka[1碘化鉛（PbI2）的沉積和鈣鈦礦的形成分成兩步，器件獲得。Snaith[16]等通過氣相沉積法制備平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能化效率達到了 15.4%。2014 年，美國加州大學(xué)洛杉磯分校程，控制鈣鈦礦的形成，制備的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能光電轉(zhuǎn)化效率。2015 年，Seok 課題組采用分子內(nèi)交換(MAPbBr3)x為光吸收層（FA= CH3(NH2)2+；MA= CH3NH3+）的認證效率。2016 年，Bi[18]等人通過調(diào)配 PbI2/FAI 的比例，獲得了 20.8%的轉(zhuǎn)化效率。為了進一步二元混合陽離子鈣性，Saliba[19]等將 Cs+摻雜進入鈣鈦礦前驅(qū)液中，通過優(yōu)化礦的組成成分，器件的穩(wěn)定性得到提高，并且獲得了 21.1%

導(dǎo)體結(jié)合形成的，PN 結(jié)兩邊的載流子濃度不同，N 區(qū)的電子濃度高，向 P散，而 P 區(qū)的空穴濃度高，會向 N 區(qū)擴散。于是一個從 N 區(qū)正電荷區(qū)域指P 區(qū)負電荷的電場就建立起來了，即內(nèi)建電場。在內(nèi)建電場的作用下，自由子和空穴會發(fā)生移動，這個區(qū)域稱之為耗盡層。進入 PN 結(jié)并達到耗盡區(qū)的產(chǎn)生空穴電子對，所產(chǎn)生的少數(shù)載流子將漂移出耗盡區(qū)分別進入 N 型區(qū)和 P而成為多數(shù)載流子。PN 結(jié)結(jié)構(gòu)太陽能電池原理如圖 1.3 所示，P 區(qū)和 N 區(qū)之間導(dǎo)帶與價帶的相置會隨著費米能級位置的變化而變化，因此空間電荷區(qū)所在位置的導(dǎo)帶和會發(fā)生一定的彎曲。N 區(qū)導(dǎo)帶內(nèi)的電子在試圖進入 P 區(qū)導(dǎo)帶時要遇到一個，這個勢壘成為Qg建電勢差。在正向偏壓狀態(tài)下，P 區(qū)的費米能級低于 N費米能級，總勢壘高度降低，耗盡區(qū)內(nèi)的電場隨之減弱，電子和空穴不能滯留在 N 區(qū)和 P 區(qū)，PN 結(jié)內(nèi)形成一股由 N 區(qū)經(jīng)空間電荷區(qū)向 P 區(qū)擴散的流，由 P 區(qū)經(jīng)空間電荷區(qū)向 N 區(qū)擴散的空穴流，電荷流動在 PN 結(jié)內(nèi)形成。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 白曉功;史彥濤;王開;董慶順;邢玉瑾;張鴻;王亮;馬廷麗;;少鉛鈣鈦礦CH_3NH_3Sr_xPb_(1-x)I_3的合成及其在全固態(tài)薄膜太陽能電池中的應(yīng)用[J];物理化學(xué)學(xué)報;2015年02期

本文編號：2820127