隨著人們生活水平的提高和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,傳統(tǒng)化石燃料的使用越來越難以滿足人們的日常需求。太陽能作為資源豐富,分布廣泛的清潔能源,具有巨大的開發(fā)利用潛力。提高太陽能的利用效率,新型太陽電池的開發(fā)與利用受到了廣泛關注。鈣鈦礦太陽能電池(PSC)作為第三代太陽能電池的一種,具有原料來源廣泛,能耗低和可溶液法制備等優(yōu)點。鈣鈦礦薄膜質量對整個器件的性能起著決定性的影響。因此如何通過優(yōu)化制備工藝、調控鈣鈦礦組成來改善鈣鈦礦薄膜質量,對提升電池性能至關重要。本文主要針對鈣鈦礦層進行以下研究:(1)通過界面工程制備了一種結構為(FTO)/鈣鈦礦吸光層/空穴傳輸層/Au的無空穴阻擋層鈣鈦礦太陽能電池。采用等離子清洗能夠有效清除FTO基底表面的油污以及有機小分子,改善鈣鈦礦層與FTO基底的界面接觸情況,減少界面處的缺陷,增強了FTO對電子的提取能力,避免了電子在FTO的堆積,降低了電子與空穴的復合。通過等離子清洗的方法,改善了器件界面接觸情況,獲得了15.42%的光電轉化效率。(2)探究了不同壓力條件下,對鈣鈦礦成膜質量的影響。壓力降低,鈣鈦礦前驅液的沸點隨之減小。因此當壓力足夠小時,溶液能夠在常溫下...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 太陽能電池的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 第一代硅基太陽能電池
        1.2.2 第二代薄膜太陽能電池
        1.2.3 第三代新型太陽能電池
    1.3 鈣鈦礦太陽能電池概述
        1.3.1 鈣鈦礦材料基本結構及優(yōu)越性
        1.3.2 鈣鈦礦薄膜的概述
        1.3.3 鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀及器件結構
        1.3.4 鈣鈦礦太陽能電池的工作原理
    1.4 鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能參數(shù)
        1.4.1 開路電壓Voc
        1.4.2 短路光電流密度Jsc
        1.4.3 填充因子FF
        1.4.4 光電轉化效率PCE
        1.4.5 外部量子效率
    1.5 鈣鈦礦太陽能電池存在的問題
    1.6 本文選題意義及研究內容
第2章 鈣鈦礦太陽能電池實驗材料及表征方法
    2.1 實驗試劑與儀器設備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 鈣鈦礦太陽能電池器件制備
        2.2.1 FTO玻璃刻蝕與清洗
        2.2.2 TiO₂致密層的制備
        2.2.3 TiO₂介孔層的制備
        2.2.4 TiCl₄處理TiO₂介孔層
        2.2.5 鈣鈦礦前驅液的配制
        2.2.6 空穴傳輸層制備
        2.2.7 Au電極的制備
    2.3 鈣鈦礦太陽能電池器件測試與表征
        2.3.1 光伏性能測試
        2.3.2 外部量子效率(IPCE)測試
        2.3.3 紫外可見吸收光譜(UV-VIS)
        2.3.4 SEM測試
        2.3.5 XRD測試
        2.3.6 穩(wěn)態(tài)熒光測試
        2.3.7 瞬態(tài)熒光測試
        2.3.8 電化學性能測試
第3章 界面工程制備無空穴阻擋層鈣鈦礦太陽能電池
    3.1 引言
    3.2 鈣鈦礦器件制備
        3.2.1 FTO導電玻璃清洗
        3.2.2 鈣鈦礦層的制備
        3.2.3 空穴傳輸層以及Au電極的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 器件結構
        3.3.2 鈣鈦礦層的結晶性表征
        3.3.3 鈣鈦礦的紫外-可見吸收光譜分析
        3.3.4 不同清洗方法處理后的FTO基底接觸角大小
        3.3.5 鈣鈦礦表面形貌影響
        3.3.6 PL和TRPL的測試
        3.3.7 不同方法清洗FTO后制備鈣鈦礦器件的光伏性能影響
        3.3.8 器件的EIS測試
    3.4 本章小結
第4章 一步法快速制備無反溶劑鈣鈦礦薄膜
    4.1 引言
    4.2 鈣鈦礦薄膜的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 不同閃蒸壓強對鈣鈦礦薄膜的影響
        4.3.2 不同退火制度對鈣鈦礦結晶情況的影響
        4.3.3 不同退火制度的鈣鈦礦形貌分析及截面分析
        4.3.4 不同退火制度的鈣鈦礦薄膜紫外可見光譜分析
        4.3.5 不同退火制度的鈣鈦礦薄膜PL和TRPL
        4.3.6 鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能
        4.3.7 鈣鈦礦太陽能電池的IPCE和穩(wěn)態(tài)輸出光電流
    4.4 本章小結
第5章 添加劑工程制備高性能無磁滯鈣鈦礦太陽能電池
    5.1 引言
    5.2 鈣鈦礦層吸光層的制備
    5.3 結果與討論
        5.3.1 鈣鈦礦薄膜的XRD分析
        5.3.2 鈣鈦礦薄膜形貌分析
        5.3.3 鈣鈦礦層的紫外可見吸收光譜
        5.3.4 光致發(fā)光光(PL)譜和時間分辨光致發(fā)光(TRPL)測試
        5.3.5 鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能
        5.3.6 鈣鈦礦器件的穩(wěn)態(tài)輸出光電流
        5.3.7 鈣鈦礦器件性能統(tǒng)計分布
    5.4 本章小結
第6章 總結
參考文獻
致謝
個人簡歷及在校期間取得的研究成果



本文編號：3877732