钙钛矿前驱体溶液中胶体对薄膜形貌影响
发布时间：2021-01-24 02:26
有机-无机杂化钙钛矿材料吸光性能好,载流子迁移率高,电子扩散长度长,在太阳能电池领域获得了突飞猛进的发展。钙钛矿吸光层是整个电池器件的核心,决定了器件的光伏性能。在钙钛矿结晶过程中,前驱体溶液经历成核和晶体生长两个过程,成核阶段决定了钙钛矿薄膜形貌。如果基底上晶核很少,不受约束的晶体生长可以获得较大的晶体,缺点是晶粒之间留有空隙,这些空隙导致了电子传输层中电子和空穴传输层中空穴发生复合形成暗电流。快速成核可以得到致密的钙钛矿薄膜,但是同等致密的钙钛矿薄膜,晶粒尺寸大小和晶核数目成反比。晶体之间的晶界存在大量缺陷造成钙钛矿间接复合,大晶粒尺寸钙钛矿之间存在较少晶界有利于提高电池性能。因此,在钙钛矿结晶过程中,控制成核速度和数量具有重要的意义。前驱体溶液中引入二甲基亚砜（DMSO）可以制备高质量钙钛矿薄膜。实验已经证实DMSO可以平衡CH3NH3I（MAI）和PbI2晶体生长速率。我们成功地通过调节二甲基甲酰胺（DMF）和DMSO比例获得可控制的中间体,这些中间体通过分子自组装组成。红外测试（FTIR）和热重分析（TGA）研究和证实中间相的键能和构成材料的配比。使用不同比例的DMF和DMS...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－４介孔结构钙钛矿太阳电池到平板结构太阳电池演变（ａ）介孔结构，（ｂ）介观超结??
华北电力大学博士学位论文??Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ或者Ｐ３ＨＴ被选为ＨＴＭ，导电性良好的Ａｕ或者Ａｇ作为对电极，??其结构如图１－４所示。韩国Ｓｅｏｋ等人［２］利用介孔结构，制备出认证效率２２．１％??的钙钛矿电池。介孔结构钙钛矿电池是目前光电转换效率最高的，但介孔结构??中Ｔｉ０２需要高温烧结等，存在工艺兼容性差等问题。???？Ｓｐｉｒｏ－ＭｅｏＴＡＤ??■?．一…ｌ?ｆ?二??图１－５介孔钙钛矿太阳电池的结构示意图，从下到上依次为：ＦＴＯ导电玻璃，致密层，??电子传输层，光吸收层，空穴传输层和金属对电极??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ．?Ｔｈｉｓ?ｂｉ－ｌａｙｅｒ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??ｉｓ?ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｏｎ?ａｂｓｏｒｂｉｎｇ?ｌｉｇｈｔ?ａｎｄ?ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ?ｃｈａｒｇｅｓ．?Ｔｈｅ?ｈｉｇｈｌｙ?ｄｅｎｓｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｆｉｌｍ?ｌｉｅｓ?ｏｎ??ｔｈｅ?ｍｐ－Ｔｉ〇２，?ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ?ａｎｄ?Ａｕ?ｗｅｒｅ?ｔｈｅｎ?ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ａｃｔｉｖｅ?ｌａｙｅｒ?ａｃｔ?ａｓ??ｈｏｌｅ－ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．??Ｌｅｅ等人１１９１发现由Ａ１２０３代替Ｔｉ０２作为骨架层，获得了很好的效果，这些??研宄人员提出较大带隙Ａ１２０３仅起支架光吸收层作用。如图ｌ－４（ｂ）所示
１．２．３钙钛矿太阳电池工作原理??当钙钛矿太阳电池器件在应用过程中，器件内部电子和空穴传输过程可以??用图１－６中的７个过程来表述［４＿２１—２３１：??（１）?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子迅速注入到Ｔｉ〇２的导带上过程；??（２）?ＨＴＭ价带上空穴迅速注入到Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的价带上过程；??（３）?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子和价带上空穴直接复合（辐射复合）；??（４）?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子和价带上空穴间接复合（非福射复合）；??（５）?Ｔｉ０２导带上电子与Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ价带上空穴的复合过程；??（６）?ＨＴＭ价带上空穴与Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子的复合过程；??（７）?ＨＴＭ价带上空穴与Ｔｉ０２导带上电子复合过程，这个过程会形成暗电流。??＾（ＪＰ?ｓＰ＇ｒ〇??：琴?１?ＯＭｅＴＡＯ??ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３??图１－６钙钛矿电池电荷传输示意图??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈａｒｇｅ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｉｎ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ．??在这些过程中，过程１，２代表了钙钛矿中电子和空穴的注入过程，而过程??３，?４代表了钙钛矿材料本身内部的复合过程。过程５，?６和７是钙钛矿材料与??电子传输层或者ＨＴＭ之间的界面复合过程。在一束光的照射下，钙钛矿材料??价带上电子受到了激发从而跃迁到导带上，每离开一个电子就会在钙钛矿的价??带上形成一个对应的空穴，钙钛矿导带上电子迅速注入到Ｔｉ０２的导带上［２｜］。接??下来发了?１－７这些过程
【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：2996385
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－４介孔结构钙钛矿太阳电池到平板结构太阳电池演变（ａ）介孔结构，（ｂ）介观超结??
华北电力大学博士学位论文??Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ或者Ｐ３ＨＴ被选为ＨＴＭ，导电性良好的Ａｕ或者Ａｇ作为对电极，??其结构如图１－４所示。韩国Ｓｅｏｋ等人［２］利用介孔结构，制备出认证效率２２．１％??的钙钛矿电池。介孔结构钙钛矿电池是目前光电转换效率最高的，但介孔结构??中Ｔｉ０２需要高温烧结等，存在工艺兼容性差等问题。???？Ｓｐｉｒｏ－ＭｅｏＴＡＤ??■?．一…ｌ?ｆ?二??图１－５介孔钙钛矿太阳电池的结构示意图，从下到上依次为：ＦＴＯ导电玻璃，致密层，??电子传输层，光吸收层，空穴传输层和金属对电极??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ．?Ｔｈｉｓ?ｂｉ－ｌａｙｅｒ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??ｉｓ?ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｏｎ?ａｂｓｏｒｂｉｎｇ?ｌｉｇｈｔ?ａｎｄ?ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ?ｃｈａｒｇｅｓ．?Ｔｈｅ?ｈｉｇｈｌｙ?ｄｅｎｓｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｆｉｌｍ?ｌｉｅｓ?ｏｎ??ｔｈｅ?ｍｐ－Ｔｉ〇２，?ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ?ａｎｄ?Ａｕ?ｗｅｒｅ?ｔｈｅｎ?ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ａｃｔｉｖｅ?ｌａｙｅｒ?ａｃｔ?ａｓ??ｈｏｌｅ－ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．??Ｌｅｅ等人１１９１发现由Ａ１２０３代替Ｔｉ０２作为骨架层，获得了很好的效果，这些??研宄人员提出较大带隙Ａ１２０３仅起支架光吸收层作用。如图ｌ－４（ｂ）所示
１．２．３钙钛矿太阳电池工作原理??当钙钛矿太阳电池器件在应用过程中，器件内部电子和空穴传输过程可以??用图１－６中的７个过程来表述［４＿２１—２３１：??（１）?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子迅速注入到Ｔｉ〇２的导带上过程；??（２）?ＨＴＭ价带上空穴迅速注入到Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的价带上过程；??（３）?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子和价带上空穴直接复合（辐射复合）；??（４）?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子和价带上空穴间接复合（非福射复合）；??（５）?Ｔｉ０２导带上电子与Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ价带上空穴的复合过程；??（６）?ＨＴＭ价带上空穴与Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ导带上激发电子的复合过程；??（７）?ＨＴＭ价带上空穴与Ｔｉ０２导带上电子复合过程，这个过程会形成暗电流。??＾（ＪＰ?ｓＰ＇ｒ〇??：琴?１?ＯＭｅＴＡＯ??ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３??图１－６钙钛矿电池电荷传输示意图??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈａｒｇｅ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｉｎ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ．??在这些过程中，过程１，２代表了钙钛矿中电子和空穴的注入过程，而过程??３，?４代表了钙钛矿材料本身内部的复合过程。过程５，?６和７是钙钛矿材料与??电子传输层或者ＨＴＭ之间的界面复合过程。在一束光的照射下，钙钛矿材料??价带上电子受到了激发从而跃迁到导带上，每离开一个电子就会在钙钛矿的价??带上形成一个对应的空穴，钙钛矿导带上电子迅速注入到Ｔｉ０２的导带上［２｜］。接??下来发了?１－７这些过程
【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：2996385
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