本文關(guān)鍵詞：適用于鈣鈦礦太陽能電池光陽極的制備及其器件研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟發(fā)展與社會進步，人類對能源的需求在不斷增長。由于傳統(tǒng)的能源的儲量是有限的，同時使用傳統(tǒng)能源會對環(huán)境造成極大的污染，因此需要發(fā)展新能源。太陽能取之無盡用之不絕、且使用時不會對環(huán)境造成污染，因而成為了新能源開發(fā)的重點。鈣鈦礦太陽能電池自2009年被首次報導(dǎo)以來，其光電轉(zhuǎn)換效率由最初的3.8%飆升到現(xiàn)在的20.1%，這么顯著的提升僅花費5年的時間。因其較高的光電轉(zhuǎn)化效率、簡單的制備工藝以及較低的制備成本，，已然成為當(dāng)今太陽能電池最熱門的研究領(lǐng)域。 本論文重點研究了適用于鈣鈦礦太陽能電池的光陽極制備，并將制備的光陽極組裝成電池器件，對其形貌進行了表征。具體研究內(nèi)容如下： 1.通過化學(xué)水浴法以及水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃基底上生長了TiO2納米結(jié)構(gòu)薄膜。在合成過程中，通過改變鈦源（TiCl3）和鹽酸（HCl）的比例，得到了不同形貌的TiO2納米結(jié)構(gòu)薄膜。在最優(yōu)化的反應(yīng)條件下，我們在FTO導(dǎo)電基底上制備了分布均勻的TiO2納米棒陣列。通過XRD圖片分析得出TiO2納米棒陣列是沿著(101)生長的銳鈦礦與金紅石混合相的鈦礦與金紅石混合相。通過SEM圖片得出TiO2納米棒陣列分布均勻，棒的直徑約20nm，棒的高度約500nm。 2.通過水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃基底上生長了ZnO納米結(jié)構(gòu)薄膜。通過在合成的過程中選擇不同的鋅源（Zn(NO3)2.6H20）以及（CO(NH2)2）的配比實現(xiàn)在ZnO形貌調(diào)控。采用飛利浦的X-Perf Pro粉末X衍射儀（Philips X-Perf Pro X-raydiffractometer)對未退火以及退火之后的薄膜樣品進行物相結(jié)構(gòu)分析（激發(fā)源Cu-K,λ=1.54056);采用Sirion200型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(TransmissionElectron Scanning Microscope,FESEM)對制備的樣品的形貌進行分析（加速電壓為15kV)。最終，通過對實驗條件的控制，我們在FTO導(dǎo)電玻璃基底上制備了均勻且垂直生長的ZnO納米片陣列。 3.利用氧化鋅納米片陣列制備鈣鈦礦太陽能電池光陽極，制備鈣鈦礦太陽能電池。通過液相兩步法在ZnO薄膜上直接旋涂CH3NH3PbI3,然后旋涂Spiro-MeOTAD作為空穴傳輸層，最后，通過噴金作為電池的背電極，完成了電池器件制備。利用SEM對電池進行了表征，利用XRD對結(jié)果進行了初步的分析。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 納米棒 氧化鋅 納米片 光陽極 鈣鈦礦太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：淮北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 研究背景11
• 1.2 太陽能電池的分類11-14
• 1.2.1 硅基太陽能電池11-12
• 1.2.2 多元化合物薄膜太陽能電池12
• 1.2.3 第三代太陽能電池12-13
• 1.2.4 小結(jié)13-14
• 1.3 太陽能電池的評價指標14-15
• 1.4 TiO_2的物化性質(zhì)15-19
• 1.4.1 TiO_2的晶格結(jié)構(gòu)與性能15-16
• 1.4.2 納米TiO_2的性質(zhì)16-17
• 1.4.3 納米TiO_2的制備方法17-19
• 1.4.3.1 固相法17
• 1.4.3.2 液相法17-18
• 1.4.3.3 氣相法18-19
• 1.5 ZnO的物化性質(zhì)19-20
• 1.5.1 ZnO基本結(jié)構(gòu)與性質(zhì)19-20
• 1.5.2 納米ZnO的制備方法20
• 1.5.2.1 水熱法20
• 1.5.2.2 磁控濺射法20
• 1.5.2.3 分子束外延20
• 1.6 鈣鈦礦太陽能電池簡介20-26
• 1.6.1 鈣鈦礦材料簡介20-21
• 1.6.2 CH_3NH_3PbX_3的制備方法21-23
• 1.6.3 鈣鈦礦太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)23-26
• 1.6.3.1 介孔薄膜結(jié)構(gòu)23-24
• 1.6.3.2 平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)24-26
• 第二章 TiO_2納米棒陣列的制備及其形貌控制26-35
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗方法26-27
• 2.2.1 實驗原料與儀器26-27
• 2.2.2 實驗部分27
• 2.2.3 樣品的表征27
• 2.3 實驗結(jié)果與討論27-34
• 2.3.1 化學(xué)水浴法實驗結(jié)果與討論27-32
• 2.3.1.1 TiCl_3添加量對樣品形貌的影響28-29
• 2.3.1.2 化學(xué)水浴法HCl添加量對樣品形貌的影響29-30
• 2.3.1.3 化學(xué)水浴法優(yōu)化條件下制備的TiO_2納米棒陣列30-31
• 2.3.1.4 TiO_2結(jié)構(gòu)納米棒陣列的XRD分析31-32
• 2.3.2 水熱法實驗結(jié)果與討論32-34
• 2.3.2.1 優(yōu)化條件下制備的TiO_2納米片陣列32-33
• 2.3.2.2 TiO_2納米片陣列的 XRD 分析33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 ZnO納米片的制備及其形貌控制35-42
• 3.1 引言35
• 3.2 實驗部分35-36
• 3.2.1 主要試劑與儀器35-36
• 3.2.2 實驗過程36
• 3.3 結(jié)果與分析36-41
• 3.3.1 不同的CO(NH_2)2濃度對樣品形貌的影響36-37
• 3.3.2 不同鋅源Zn(NO_3)_2.6H_20濃度對樣品形貌的影響37-38
• 3.3.3 不同的反應(yīng)溫度對樣品形貌的影響38-39
• 3.3.4 ZnO微球結(jié)構(gòu)39-40
• 3.3.5 優(yōu)化條件下ZnO納米片陣列40-41
• 3.3.6 優(yōu)化條件下樣品的XRD分析41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 基于ZnO納米片陣列的鈣鈦礦太陽能電池制備研究42-47
• 4.1 引言42
• 4.2 實驗設(shè)計42-43
• 4.3 實驗部分43-47
• 4.3.1 實驗藥品與儀器43
• 4.3.2 器件的制備43-44
• 4.3.3 樣品的表征與電池測試44-45
• 4.3.4 實驗結(jié)果與討論45-47
• 4.3.4.1 電池的掃描電鏡分析45-46
• 4.3.4.2 鈣鈦礦薄膜的XRD分析46-47
• 第五章 總結(jié)47-48
• 參考文獻48-53
• 致謝53-54
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文54

【參考文獻】

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本文編號：762416