窄带隙钙钛矿太阳电池的薄膜形貌控制和界面调控研究
发布时间：2022-10-05 19:20
近年来,有机-无机杂化钙钛矿材料以其优异的光电性能,成为新一代光伏材料的新贵。单结钙钛矿太阳电池效率已经发展到认证效率的24.2%,接近其理论极限。因此,为了进一步突破效率的瓶颈,需要一种新的器件结构（叠层钙钛矿太阳电池）来实现。叠层电池一般是由一个宽带隙的顶电池和一个窄带隙的底电池组成,其中,宽带隙钙钛矿太阳电池的性能已经获得了长足的发展,而窄带隙钙钛矿太阳电池由于含有极易被氧化的锡元素,发展较为滞后。本论文主要围绕窄带隙钙钛矿太阳电池的薄膜形貌和界面调控来展开,并最终实现高性能的窄带隙钙钛矿太阳电池。薄膜形貌是影响钙钛矿太阳电池器件性能至关重要的因素,而窄带隙钙钛矿因含有锡元素,薄膜形貌难以控制。在器件界面方面,由于窄带隙钙钛矿的能级与经典的铅基钙钛矿的能级不完全一致,因此需要对界面能级进行调控,实现器件整体能级结构的匹配以及界面特性的改善,以提高窄带隙钙钛矿太阳电池的器件性能。本论文的主要工作分为以下三部分:在第三章中,我们主要围绕真空辅助加热退火工艺可以改善钙钛矿的薄膜形貌,提高钙钛矿太阳电池的器件性能展开研究。我们通过对比真空条件与氮气环境下加热形成的钙钛矿薄膜发现,真空辅助...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钙钛矿太阳电池的简介
1.2.1 钙钛矿太阳电池的发展历程
1.2.2 窄带隙钙钛矿太阳电池的发展历程
1.2.3 钙钛矿太阳电池的器件结构和工作原理
1.2.4 窄带隙钙钛矿太阳电池的器件结构组成
1.3 窄带隙钙钛矿太阳电池面临的问题
1.4 窄带隙钙钛矿太阳电池的组分
1.4.1 基于MASn_xPb_(1-x)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.4.2 基于FASn_xPb_(1-x)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.4.3 基于MA_xFA_(1-x)Sn_yPb_(1-y)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.4.4 基于FAbCs_(1-b)Sn_xPb_(1-x)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.5 窄带隙钙钛矿的薄膜形貌研究
1.6 窄带隙钙钛矿太阳电池的界面研究
1.7 本论文的研究内容和创新之处
1.7.1 本论文的研究内容
1.7.2 本论文的创新之处
第二章 窄带隙钙钛矿太阳电池的主要性能参数及本文用到的重要表征手段
2.1 窄带隙钙钛矿太阳电池的主要性能参数
2.2 论文中用到的重要表征手段
2.2.1 瞬态光电压和瞬态光电流(TPV&TPC)
2.2.2 原子力显微镜(AFM)
2.2.3 紫外光电子能谱(UPS)
2.2.4 扫描透射电子显微镜(STEM)
2.3 本章小结
第三章 基于真空辅助加热的窄带隙钙钛矿太阳电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 溶液配制
3.2.2 器件制备
3.2.3 钙钛矿薄膜表征
3.2.4 钙钛矿太阳电池的表征
3.3 实验结果分析与讨论
3.3.1 真空辅助加热对钙钛矿形貌的影响
3.3.2 不同加热条件下器件性能的研究
3.4 本章小结
第四章 基于正装结构窄带隙钙钛矿太阳电池的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 溶液配制
4.2.2 器件制备
4.2.3 钙钛矿薄膜表征
4.2.4 钙钛矿太阳电池的表征
4.3 实验结果分析与讨论
4.3.1 自组装单分子层C_(60)-SAM修饰SnO_2能级的研究
4.3.2 修饰后的SnO_2上生长的钙钛矿薄膜形貌和结晶性研究
4.3.3 器件性能研究
4.4 本章小结
第五章 银扩散对窄带隙钙钛矿太阳电池器件性能影响的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 溶液配制
5.2.2 器件制备
5.2.3 钙钛矿薄膜表征
5.2.4 钙钛矿太阳电池器件的表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 薄膜与器件性能研究
5.3.2 银扩散对钙钛矿性能影响的研究
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3686354
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钙钛矿太阳电池的简介
1.2.1 钙钛矿太阳电池的发展历程
1.2.2 窄带隙钙钛矿太阳电池的发展历程
1.2.3 钙钛矿太阳电池的器件结构和工作原理
1.2.4 窄带隙钙钛矿太阳电池的器件结构组成
1.3 窄带隙钙钛矿太阳电池面临的问题
1.4 窄带隙钙钛矿太阳电池的组分
1.4.1 基于MASn_xPb_(1-x)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.4.2 基于FASn_xPb_(1-x)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.4.3 基于MA_xFA_(1-x)Sn_yPb_(1-y)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.4.4 基于FAbCs_(1-b)Sn_xPb_(1-x)I_3 的钙钛矿太阳电池
1.5 窄带隙钙钛矿的薄膜形貌研究
1.6 窄带隙钙钛矿太阳电池的界面研究
1.7 本论文的研究内容和创新之处
1.7.1 本论文的研究内容
1.7.2 本论文的创新之处
第二章 窄带隙钙钛矿太阳电池的主要性能参数及本文用到的重要表征手段
2.1 窄带隙钙钛矿太阳电池的主要性能参数
2.2 论文中用到的重要表征手段
2.2.1 瞬态光电压和瞬态光电流(TPV&TPC)
2.2.2 原子力显微镜(AFM)
2.2.3 紫外光电子能谱(UPS)
2.2.4 扫描透射电子显微镜(STEM)
2.3 本章小结
第三章 基于真空辅助加热的窄带隙钙钛矿太阳电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 溶液配制
3.2.2 器件制备
3.2.3 钙钛矿薄膜表征
3.2.4 钙钛矿太阳电池的表征
3.3 实验结果分析与讨论
3.3.1 真空辅助加热对钙钛矿形貌的影响
3.3.2 不同加热条件下器件性能的研究
3.4 本章小结
第四章 基于正装结构窄带隙钙钛矿太阳电池的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 溶液配制
4.2.2 器件制备
4.2.3 钙钛矿薄膜表征
4.2.4 钙钛矿太阳电池的表征
4.3 实验结果分析与讨论
4.3.1 自组装单分子层C_(60)-SAM修饰SnO_2能级的研究
4.3.2 修饰后的SnO_2上生长的钙钛矿薄膜形貌和结晶性研究
4.3.3 器件性能研究
4.4 本章小结
第五章 银扩散对窄带隙钙钛矿太阳电池器件性能影响的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 溶液配制
5.2.2 器件制备
5.2.3 钙钛矿薄膜表征
5.2.4 钙钛矿太阳电池器件的表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 薄膜与器件性能研究
5.3.2 银扩散对钙钛矿性能影响的研究
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
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