介观钙钛矿太阳能电池的研究

发布时间：2017-12-13 09:08

  本文关键词：介观钙钛矿太阳能电池的研究

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【摘要】：随着钙钛矿太阳能电池的研究突飞猛进,钙钛矿太阳能电池(PSCs)结构从初始的染料敏化电池(DSCs)结构演变为介孔钙钛矿太阳能电池(MPSCs)结构和平面钙钛矿太阳能电池(PPSCs)结构。在PSCs电池性能提高的过程中,钙钛矿吸光层的制备法从一步旋涂法发展到两步旋涂法,再到双源气相蒸发法和气相辅助溶液沉积法。但后者制备法的成本太高,不适合大规模制备PSCs电池,因此溶液旋涂法受到人们的青睐。以溶液法为基础,通过改善钙钛矿吸光层的结晶度和形貌来提高PSCs电池的性能成为研究重点。本论文主要基于介孔钙钛矿太阳能电池结构,设计了改善钙钛矿吸光层来提高MPSCs电池性能的实验,主要包括以下3个方面:(1)为了确定最优的制备介孔钙钛矿旋涂方法,设计了在介孔层上分别用一步法和两步法制备钙钛矿的实验。发现,两步法制备的MPSCs电池比一步法制备的MPSCs电池,在电流密度、开路电压、填充因子和电池效率方面都高出很多。一步法的最优电流密度达到5.78 mA/cm2,开路电压达到788 mV,填充因子为40.18%,电池的效率达到1.83%。两步法的最优电流密度达到7.10 mA/cm2,开路电压达到828 mV,填充因子为60.38%,电池的效率达到3.55%。两步法的效率明显高出近1倍。(2)改善钙钛矿吸光层结晶度和形貌。首先,研究基底加热温度对MPSCs电池性能的影响,设计了碘化铅旋涂前不同的基底加热温度条件下制备MPSCs电池的实验。然后,在碘化铅旋涂前基底加热70℃的前提下,设计了不同室温放置时间对MPSCs电池性能影响的实验。通过对光阳极材料表征和电池性能测试,发现基底加热和室温放置均在一定程度上促进钙钛矿的结晶度增加和薄膜的均匀覆盖,从而提高吸光层载流子收集,降低电子空穴的复合,大幅提高光电流和电池效率。(3)在前面的钙钛矿吸光层结晶度与形貌改善的基础上,设计了Cl掺杂PbI2进而达到掺杂钙钛矿目的的实验。实验发现Cl掺杂PbI2后,光阳极的吸收强度比未掺杂的强度增大。相应的电池的短路电流密度增大,效率提高,IPCE也有所增大。说明Cl掺杂后,电池内部的电荷传输增强,电池的性能得到改善。
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4

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1 王晓莉,姚熹;复杂组成钙钛矿材料中的纳米分相[J];西安交通大学学报;1995年09期

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3 赵旭,栗萍,唐贵德,张变芳,禹日程;Nb掺杂对双钙钛矿化合物居里温度的影响[J];河北师范大学学报;2004年04期

4 李福q，

本文编号：1284572