本文關(guān)鍵詞：平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的制備和溶劑選擇

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【摘要】：隨著污染和資源問題越來越尖銳,作為綠色能源的太陽能得到廣泛倡導。基于有機/無機復合的鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite solar cells,PSCs)就是其中一種清潔能源。鈣鈦礦具有載體壽命長,擴散長度長和激子在材料界面和材料內(nèi)都可以分離的特點,這一特性為“平面異質(zhì)結(jié)(Planar hetero-junction,PHJ)”結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池提供可能,不僅簡化了電池的封裝工藝,而且有利于低成本的生產(chǎn)應(yīng)用。在本研究中,我們通過對比研究,選擇旋涂(Spin-coating)工藝,使用兩步法合成鈣鈦礦CH3NH3PbI3,并探究不同的合成CH3NH3PbI3的前驅(qū)體PbI2的溶劑對其膜層微結(jié)構(gòu)和器件性能的影響的機理。具體內(nèi)容如下:(1)因為一步法合成的CH3NH3PbI3晶核呈“橢球狀”,兩步法合成的晶核呈“島狀”,島狀晶核能得到跟電極更大的接觸面積,可以提高器件的整體性能。因而選擇選用兩步法合成CH3NH3PbI3(2)選擇旋涂法和ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PC71BM/Al平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)成功組裝成能夠正常工作的單基板PHJ-PSCs器件。(3)在同一濃度下,分別使用γ-丁內(nèi)酯(GBL)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亞砜(DMSO)作為PbI2的溶劑,研究這四種溶劑對CH3NH3PbI3膜層微結(jié)構(gòu)的影響。經(jīng)使用原子力顯微鏡(AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM)觀測后可知我溶劑的溶解度越大且溶劑飽和蒸汽壓越大,晶核越大,膜層越厚,其中DMF的晶核和厚度最大。(4)在AM1.5條件下(一個標準太陽光的輻照)測試基于不同PbI2溶劑的電池器件的光伏性能,結(jié)果表明:晶核越大,膜層越厚,電池光伏性能越好。當使用DMF為溶劑時,器件的開路電壓(Voc)為872mV,能量轉(zhuǎn)化效率(PCE)為5.05%,短路電流(Jsc)和填充因子(FF)、分別為:9.35mA/cm2、0.62,高于其它三種溶劑。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽能電池 兩步法 平面異質(zhì)結(jié) 旋涂法 碘化鉛 溶劑選擇
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展及分類9-14
• 1.2 有機/無機復合金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池14-15
• 1.3 本論文研究思路和工作內(nèi)容15-17
• 2 鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3的合成17-25
• 2.1 鈣鈦礦材料及CH_3NH_3PbI_3的選擇17-18
• 2.2 兩步法合成碘鉛甲胺CH_3NH_3PbI_318-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 平面異質(zhì)結(jié)PSCs的制備封裝25-38
• 3.1 PSCs封裝結(jié)構(gòu)的選擇25-27
• 3.2 PHJ-PSCs的制備工藝選擇27-30
• 3.3 PHJ-PSCs單電池器件的組裝30-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 不同PbI_2溶劑對PHJ-PSCs的影響38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 基于不同PbI_2溶劑的PHJ-PSCs制備和測試38-42
• 4.3 CH_3NH_3PbI_3光吸收層微結(jié)構(gòu)表征42-47
• 4.4 光伏性能的評價47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 5 結(jié)束語50-52
• 5.1 全文工作內(nèi)容結(jié)論50-51
• 5.2 研究展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-57
• 附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文目錄57

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本文編號：529570