基于PbBr 2 前驱体薄膜调控制备全无机CsPbBr 3 钙钛矿太阳电池光吸收层
发布时间：2021-11-12 21:21
有机无机杂化的金属卤化物钙钛矿,如CH3NH3PbI3,被广泛应用为高效钙钛矿电池器件中的光吸收层。但其成分中含有的有机阳离子从本征上限制了薄膜的热稳定性和光照稳定性,从而影响了器件长期工作的稳定性。近年来,用无机Cs+完全取代有机基团构成全无机卤化物钙钛矿CsPbX3（X=I,Br,C1）被认为是从根本上解决薄膜热稳定性问题的有效途径。其中,CsPbBr3,在自然环境中不仅具有优异的热稳定性,而且表现出良好的结构稳定性、光照稳定性和湿度稳定性。此外,采用碳电极为背电极,构成结构为FTO/TiO2/CsPbBr3/Carbon的全无机钙钛矿电池可以忍受较高的工作温度和湿度。因此,全无机的钙钛矿太阳电池成为近期的研究热点。然而,目前碳基全无机CsPbBr3钙钛矿电池器件效率仍维持在较低的水平。一方面是由于本身CsPbBr3的光学带隙较宽,为2.3eV左右,只能吸收550nm以下的可见光光谱。另一方面是由于Br-在有机溶剂中溶解度有限,CsPbBr3薄膜的制备在方法方面受到了一定的限制,很难制备出高质量的CsPbBr3光吸收层。因此本文选择了CsPbBr3薄膜为研究对象,针对目前最常使用的...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各式的钙钦矿太阳电池结构l6]
其中钙钛矿材料作为本征光吸收层（ｉ），夹在两种选择性接触的材料之间，一种??为ｐ型，一种为ｎ型。其中ｎ－ｉ－ｐ型常被称为正式结构，相对地ｐ－ｉ－ｎ型被称为反??式结构。几种典型的ＰＳＣｓ结构可见图１．１。??ＰＳＣｓ的工作机制可以描述如下：本征的钙钛矿吸收层在光激发下产生自由??电子和空穴，自由电子被ｎ型的电子传输层（ＥｌｅｃｔｒｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ，?ＥＴＬ）选??择性收集，空穴被ｐ型空穴传输层（Ｈｏｌｅ?Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｌａｙｅｒ，?ＨＴＬ）选择性收集，??最终电子通过外电路的传输到达ｐ型层，与空穴复合。??为了实现选择性传输，材料的选取需满足一定的能级匹配关系。以具有代表??性的?ＰＳＣｓ?（ＦＴＯ／ＴｉＣｂ／ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ／ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ／Ａｕ）为例，各功能层之间的导带??和价带（对于有机分子功能层，应为最低未占据分子轨道ＬＵＭＯ和最高被占据??分子轨道ＨＯＭＯ）相对位置分布应满足如图Ｌ２所示的梯度关系。梯度的能级分??布是实现器件内部光生载流子定向收集的决定性因素。??ａ?＾??ｂ?＾
Ｆｉｇ?１．３?（ａ）?Ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｆｏｒ?ｓｏｌａｒ－ｃｅｌｌ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ；?（ｂ）?Ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?Ｉ－Ｖ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ａ??ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌ１７１??（２）太阳电池相关测试规范??图１．３?（ａ）展示了通用的太阳电池测试系统。测试系统的主要构成部分包括??太阳光模拟器，标准太阳电池，掩模版，和数采系统。根据美国材料试验协会??（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＡＳＴＭ）标准?Ｇ１７３－０３，标准的电池??测试条件包括：２５°Ｃ的电池温度，１００ｍＷ／ｃｍ２福照度，和ＡＭ?（ａｉｒｍａｓｓ）?１．５Ｇ??（ｇｌｏｂａｌ）标准光。其中ＡＭＩ．５Ｇ标准光由太阳光模拟器产生，测试光强通过认??证的标准硅太阳电池进行校正。一个不透明的小孔掩模版需放置在测试电池的光??照端，用以确定有效的电池面积。掩模版的小孔面积需小于电池上下电极的面积。??掩模版的使用可以有效地消除额外的光子效应［８］。并且实验表明，掩模版的小孔??尺寸对ＰＣＥ值的测试有着重要的影响，最高可造成３６％测试结果的变化１９］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续沉积法制备碳电极无机钙钛矿太阳电池（英文）[J]. 丁希宏,任英科,吴雅罕,徐亚峰,朱俊,Tasawar Hayat,Ahmed Alsaedi,李兆乾,黄阳,戴松元. Science China Materials. 2018(01)
本文编号：3491678
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各式的钙钦矿太阳电池结构l6]
其中钙钛矿材料作为本征光吸收层（ｉ），夹在两种选择性接触的材料之间，一种??为ｐ型，一种为ｎ型。其中ｎ－ｉ－ｐ型常被称为正式结构，相对地ｐ－ｉ－ｎ型被称为反??式结构。几种典型的ＰＳＣｓ结构可见图１．１。??ＰＳＣｓ的工作机制可以描述如下：本征的钙钛矿吸收层在光激发下产生自由??电子和空穴，自由电子被ｎ型的电子传输层（ＥｌｅｃｔｒｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ，?ＥＴＬ）选??择性收集，空穴被ｐ型空穴传输层（Ｈｏｌｅ?Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｌａｙｅｒ，?ＨＴＬ）选择性收集，??最终电子通过外电路的传输到达ｐ型层，与空穴复合。??为了实现选择性传输，材料的选取需满足一定的能级匹配关系。以具有代表??性的?ＰＳＣｓ?（ＦＴＯ／ＴｉＣｂ／ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ／ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ／Ａｕ）为例，各功能层之间的导带??和价带（对于有机分子功能层，应为最低未占据分子轨道ＬＵＭＯ和最高被占据??分子轨道ＨＯＭＯ）相对位置分布应满足如图Ｌ２所示的梯度关系。梯度的能级分??布是实现器件内部光生载流子定向收集的决定性因素。??ａ?＾??ｂ?＾
Ｆｉｇ?１．３?（ａ）?Ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｆｏｒ?ｓｏｌａｒ－ｃｅｌｌ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ；?（ｂ）?Ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?Ｉ－Ｖ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ａ??ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌ１７１??（２）太阳电池相关测试规范??图１．３?（ａ）展示了通用的太阳电池测试系统。测试系统的主要构成部分包括??太阳光模拟器，标准太阳电池，掩模版，和数采系统。根据美国材料试验协会??（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＡＳＴＭ）标准?Ｇ１７３－０３，标准的电池??测试条件包括：２５°Ｃ的电池温度，１００ｍＷ／ｃｍ２福照度，和ＡＭ?（ａｉｒｍａｓｓ）?１．５Ｇ??（ｇｌｏｂａｌ）标准光。其中ＡＭＩ．５Ｇ标准光由太阳光模拟器产生，测试光强通过认??证的标准硅太阳电池进行校正。一个不透明的小孔掩模版需放置在测试电池的光??照端，用以确定有效的电池面积。掩模版的小孔面积需小于电池上下电极的面积。??掩模版的使用可以有效地消除额外的光子效应［８］。并且实验表明，掩模版的小孔??尺寸对ＰＣＥ值的测试有着重要的影响，最高可造成３６％测试结果的变化１９］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续沉积法制备碳电极无机钙钛矿太阳电池（英文）[J]. 丁希宏,任英科,吴雅罕,徐亚峰,朱俊,Tasawar Hayat,Ahmed Alsaedi,李兆乾,黄阳,戴松元. Science China Materials. 2018(01)
本文编号：3491678
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