目前,對于太陽能這一清潔新能源的研究正逐漸被科研界所關注,其中有機-無機雜化太陽能電池（也稱為鈣鈦礦太陽能電池）的發(fā)展十分迅速,在過去的十年間,其單結電池的光電轉換效率已經從剛問世時的3.8%,迅猛發(fā)展到如今超過25%。盡管發(fā)展前景喜人,鈣鈦礦太陽能電池卻依然存在一些缺點,例如不穩(wěn)定性,有毒性,以及無法大面積制備等。其中不穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在其極易受到水氧的腐蝕。相比較于傳統(tǒng)的硅基太陽能電池可以在空氣中正常工作十年以上,未封裝的鈣鈦礦電池能夠工作的時限卻低于一個月。這種特性使得鈣鈦礦太陽能電池,難以長時間暴露在空氣中,從而導致其商業(yè)化和大規(guī)模制備受到了很大的阻礙。與此同時,界面優(yōu)化的手段在鈣鈦礦太陽能電池領域得到長足的發(fā)展,通過缺陷鈍化,晶格修復等方式,使得鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性得到進一步提升。本文將通過界面優(yōu)化的方法設計解決方案,在改善鈣鈦礦太陽能電池器件光電性能的同時,有效地提高其穩(wěn)定性�；谛滦洼斔牧蟃BA-Azo的界面優(yōu)化方法,通過引入新型輸水材料TBA-Azo,在顯著提高器件穩(wěn)定性的同時,提高器件的光電性能。其主要機理為,由于TBA-Azo一側獨有的長鏈結構,使其具有很... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

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鈣鈦礦材料基本結構

第3章以TBA-Azo為界面修飾材料對于鈣鈦礦太陽能電池器件的優(yōu)化過程及優(yōu)化后的基本光電性能15圖3.3TBA-Azo的濃度調試對于鈣鈦礦太陽能電池器件的電流電壓性能影響。測試鈣鈦礦太陽能電池器件基本性能，首先應該測量該器件的電流電壓曲線，通過電流電壓曲線，我們可以得到鈣鈦礦太陽能電池器件的四項基本數(shù)據(jù)。其中短路電流密度（Jsc），開路電壓（Voc）以及填充因子（FF）可以從電流電壓曲線中直接獲得，在通過三者相乘，從而得到光電轉換效率。這四項基本的光電性能參數(shù)指標，是衡量鈣鈦礦太陽能電池器件性能優(yōu)劣的必要標準[69-71]。如圖3.3以及表3.1所示，我們制作了對于疏水材料TBA-Azo不同濃度梯度的器件的相關短路電流，開路電壓，填充因子以及相應算出的光電轉換效率相應統(tǒng)計。從中可以明顯看出，對比于空白對照器件A，隨著疏水材料TBA-Azo的濃度增加，器件的光電轉換效率有著很明顯的先減小后增加的現(xiàn)象出現(xiàn)。最終我們確定的器件C，即TBA-Azo濃度為0.5mg/ml的器件為最優(yōu)器件。其最優(yōu)光電性能參數(shù)表現(xiàn)為短路電流密度為23.4mAcm-2，開路電壓為1.10V，填充因子為76%，光電轉換效率為19.5%，而空白對照組鈣鈦礦太陽能電池器件的最優(yōu)性能為，短路電流密度為23.6mAcm-2，開路電壓為1.05V，填充因子為67%，得出的光電轉換效率為17.8%。如圖3.4所示，將經過濃度優(yōu)化后（添加TBA-Azo疏水材料）的鈣鈦礦太陽能器件性能與空白對照組進行比較，可以明顯看出器件在開路電壓以及填充因子上有著很大提升，從而使得添加TBA-Azo疏水材料優(yōu)化后的鈣鈦礦太陽能電池器件的光電轉換效率由17.8%提升至19.5%.

第3章以TBA-Azo為界面修飾材料對于鈣鈦礦太陽能電池器件的優(yōu)化過程及優(yōu)化后的基本光電性能16圖3.4添加與未添加疏水材料TBA-Azo的最優(yōu)鈣鈦礦太陽能電池器件的電流電壓（J-V）曲線對比為了保證實驗的嚴謹性以及證明實驗的可重復性，如表3.1所示，我們將每個濃度組的器件的20組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，其平均數(shù)據(jù)顯示，在添加TBA-Azo疏水材料之后，鈣鈦礦太陽能電池器件的光電性能得到明顯的改善，主要表現(xiàn)在填充因子與開路電壓這兩項重要參數(shù)，從而使光電轉換效率實現(xiàn)提高，如圖3.5所示。圖3.5添加（虛線）與未添加（實線）TBA-Azo疏水材料的鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率對比

【參考文獻】：
期刊論文
[1]左旋多巴和N,N-二甲基亞砜共摻雜PEDOT:PSS作為空穴傳輸層的高性能p-i-n型鈣鈦礦太陽能電池[J]. 黃鵬,元利剛,李耀文,周祎,宋波.  物理化學學報. 2018(11)
[2]太陽能光電、光熱轉換材料的研究現(xiàn)狀與進展[J]. 王聰,代蓓蓓,于佳玉,王蕾,孫瑩.  硅酸鹽學報. 2017(11)
[3]有機鹵化物鈣鈦礦光電材料的光學性質[J]. 李葉舟,李衡,盛傳祥.  光電子技術. 2017(03)
[4]新型鈣鈦礦太陽能電池的研究進展[J]. 王曉琳,馮祖勇,吳楠,羅潔,朱燕娟,唐新桂.  中國材料進展. 2016(12)
[5]鈣鈦礦太陽電池光吸收層納米材料研究進展[J]. 劉炳光,李建生,劉希東,盧俊鋒,田茂.  無機鹽工業(yè). 2016(12)
[6]鈣鈦礦太陽能電池研究進展[J]. 謝慧紅,鄒正光,武曉鸝,莫淑一,何金云,龍飛.  廣州化工. 2016(17)
[7]新型有機-無機雜化鈣鈦礦發(fā)光材料的研究進展[J]. 肖娟,張浩力.  物理化學學報. 2016(08)
[8]鈣鈦礦太陽能電池中吸光材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 文丹,張正濤,付成.  江漢大學學報(自然科學版). 2016(03)
[9]有機-無機鈣鈦礦晶體生長調控研究進展[J]. 欒夢雨,劉曉倩,陳方,魏香風,劉節(jié)華.  河南大學學報(自然科學版). 2016(03)
[10]鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展與工作原理[J]. 王琛.  黑龍江科技信息. 2016(01)

博士論文
[1]多酸促進無機—有機雜化鈣鈦礦光電轉換性能及光伏器件[D]. 張玉琢.東北師范大學 2017
[2]鈣鈦礦薄膜的制備優(yōu)化及其太陽能電池性能研究[D]. 涂用廣.華僑大學 2017
[3]全印刷介觀太陽能電池間隔層及鈣鈦礦晶體生長調控研究[D]. 劉通發(fā).華中科技大學 2016
[4]鈣鈦礦太陽能電池關鍵組成材料的制備與性能研究[D]. 蔡冰.大連理工大學 2016

碩士論文
[1]有機-無機雜化鈣鈦礦材料的制備及在光伏電池和光檢測器中的應用[D]. 肖娟.蘭州大學 2016



本文編號：3397589