基于低温溶液法制备钙钛矿太阳能电池的研究

【摘要】：能源是世界发展与进步的驱动力,是人类赖以生存的基础。近年来,世界能源危机的日益严重和全球日益恶化的生态环境,能源问题已经无法回避。新能源的开发与利用逐渐被提上了日程。随着科技的进步,许多新能源形式已经被开发和利用,包括:风能、水能、生物能、核能及太阳能等。尤其近年来,以有机金属卤化物作为光吸收所制备的固体太阳能电池,引起人们极大的兴趣。钙钛矿太阳能电池不仅可以实现对可见光和部分近红外光的吸收,而且所产生的光生载流子不易复合。其具有器件制备工艺简单,材料价格低廉,光电转换效果高等众多优点。我们借鉴于有机聚合物太阳能电池的器件结构,平面钙钛矿型太阳能电池应运而生。我们采用两步旋涂法制备平面钙钛矿型太阳能电池。主要从两方面对提高器件的性能做了研究。我们研究不同CH3NH3I浓度对器件的性能的影响。当选取的浓度合适时,钙钛矿活性层晶型结构优良,在相同的波段下吸收强度大,这样有利于载流子的产生、分离和传输,进而提高器件的的短路电流密度。实验中PEDOT:PSS被用来作为电池器件的空穴传输层。本文中采用二甲基乙酰胺对PEDOT:PSS进行优化,我们观察到PEDOT:PSS的电导率得到增加,这样有利于空穴向电池的阳极传输,电池的两极电荷得到大量的积累,从而带来了短路电路的增加,器件性能提高。两步法制备器件的过程中出现的问题:钙钛矿吸收层薄膜均匀性差、器件重复性低等。我们尝试采用双源共蒸的方法进行改善器件。通过控制两种物质蒸发速率和用量,我们做出了相对平整的钙钛矿吸收层,并且器件的重复性得到很大的改善。 【关键词】：两步旋涂 阳极修饰层 双源共蒸 短路电流密度 重复性
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 钙钛矿型太阳能电池的背景介绍9-11
• 1.3 钙钛矿型太阳能电池工作原理和性能表征11-13
• 1.3.1 工作原理11-12
• 1.3.2 电池性能的表征12-13
• 1.4 钙钛矿吸收层材料和制备方法以及电池器件结构13-17
• 1.4.1 钙钛矿型太阳能电池材料13-14
• 1.4.2 钙钛矿吸收层的制备方法14-15
• 1.4.3 钙钛矿型太阳能电池的器件结构15-17
• 1.5 本文研究内容17-19
• 第2章 CH_3NH_3I浓度变化对钙钛矿型太阳能电池性能的影响19-28
• 2.1 引言19-20
• 2.2 实验介绍20-22
• 2.2.1 药品及试剂20-21
• 2.2.2 器件制备21-22
• 2.2.3 器件性能的测量22
• 2.3 结果及讨论22-27
• 2.3.1 器件的J-V特性22-23
• 2.3.2 钙钛矿吸收层的X射线衍射谱23-24
• 2.3.3 钙钛矿活性层的吸收光谱24-26
• 2.3.4 不同浓度CH_3NH_3I对钙钛矿活性层薄膜的影响26-27
• 2.4 结论27-28
• 第3章 阳极缓冲层的修饰对钙钛矿型太阳能电池性能的影响28-36
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验介绍29-30
• 3.2.1 药品及试剂29
• 3.2.2 器件制备29-30
• 3.2.3 器件性能的测量30
• 3.3 结果及讨论30-34
• 3.3.1 器件的J-V特性30-31
• 3.3.2 不同阳极修饰层作用下钙钛矿活性层的吸收光谱31-32
• 3.3.3 器件的外量子效率32-33
• 3.3.4 不同阳极修饰层对PEDOT:PSS的薄膜影响33-34
• 3.4 结论34-36
• 第4章 双源共蒸对钙钛矿层的优化36-41
• 4.1 引言36-37
• 4.2 实验介绍37-39
• 4.2.1 真空蒸镀Pb I2薄膜的研究37-38
• 4.2.2 钙钛矿活性层的制备38
• 4.2.3 平面钙钛矿太阳能电池器件制备38-39
• 4.3 结论39-41
• 结束语41-43
• 参考文献43-45
• 致谢45-46
• 攻读学位期间取得的科研成果46

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