有机无机杂化钙钛矿太阳电池界面层的研究

发布时间：2017-11-12 16:28

  本文关键词：有机无机杂化钙钛矿太阳电池界面层的研究

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【摘要】：近年来有机无机杂化钙钛矿太阳电池以其迅猛发展得到太阳电池研究学者的广泛关注,光电转换效率达到20%以上。就结构而言,钙钛矿太阳电池分为介孔结构和平面结构,这其中平面结构省去了介孔结构作为支架的介孔层,同时结构的简单有利于对电池机理性的研究,并具有制备柔性期间的潜力,是目前研究的热点。目前一方面是研究钙钛矿太阳电池中钙钛矿薄膜的晶型和形貌对电池器件性能影响,而钙钛矿太阳电池各层制备的工艺和方法又影响钙钛矿薄膜的成膜,因此找到合适的制备方法和工艺对器件性能尤为重要;另一方面是研究平面钙钛矿太阳电池中各层材料界面的匹配对太阳电池整体的电荷传输影响。基于以上两点,本论文分为两部分进行了相关的研究:第一部分:研究工艺参数对平面钙钛矿太阳电池影响。不同的钙钛矿薄膜旋涂方法对其成膜性及结晶性影响较大,两步法成膜性好但反应不完全,有残留PbI2;溶剂退火法结晶性好、成膜好,但电池短路电流较低;1000C加热退火钙钛矿晶型好无杂相,程序加热退火有利于薄膜的致密性和太阳电池器件的稳定性。采用一步法并通过程序加热退火的方式制备的钙钛矿太阳电池效率最高。而Spiro中添加锂盐和吡啶能有效提高钙钛矿太阳电池效率,但Spiro需要氧化,且氧化的时间先后对钙钛矿太阳电池效率并无明显,但影响其对环境敏感性。研究电池参数测试的影响。测量参数中hold time对测量效率无明显影响,但delay time、step、speed等参数均显著影响测量器件的效率。采用ALD方法制备的致密层,研究ALD制备致密层的厚度对器件效率影响;第二部分TCO/钙钛矿界面进行修饰对平面钙钛矿太阳电池的影响。采用了两种方式修饰TCO/钙钛矿界面:一是用等离子体处理TCO改善其表面功函数。采用了O2、Ar、N2等离子体处理TCO并制备了无致密层钙钛矿太阳电池;二是用采用ALD制备了氧化锌掺铝和氧化钛掺铝来修饰FTO/钙钛矿界面。实验结果表明,氧化锌掺铝在1000C条件下和钙钛矿反应使钙钛矿分解,一步法制备时不适合使用氧化锌作为电子传输材料。少量的铝掺杂并不能改变二氧化钛薄膜晶型和表面相貌但明显影响其电学性能。掺杂量较少时钙钛矿太阳电池的开路电压从0.89V提高到1.01V,填充因子从59%提高到64%,光电转换效率由9.26%提高到11.31%。
【学位授予单位】：北京印刷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4

【参考文献】

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本文编号：1176718