基于CuI为P型材料的反型钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究
本文关键词: 反型钙钛矿太阳电池 空穴传输层 一步反溶剂 光电转换效率 出处:《郑州大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:太阳能电池是一种可以直接把太阳能转换成电能的器件。太阳能的发展可分为三代:第一代为晶硅电池;第二代为薄膜电池;第三代为新概念电池。其中MAPbI3钙钛矿材料,因其具有较高的光吸收、较长的载流子寿命和较大的载流子扩散长度等的优点,成为了新概念电池中的研究热点。太阳电池的结构有介观电池和平面异质结电池。其中反型的平面异质结电池因迟滞效应小,可低温制备而备受关注。其中空穴传输层作为电池的窗口层不仅传输空穴还要提供较好的透射,而钙钛矿光吸收层作为电子空穴对的提供者也至关重要。所以,本文将对不同空穴传输层对钙钛矿以及电池性能的影响进行研究,主要包括以下几个方面:(1)空穴传输层CuI薄膜的制备。CuI因具有空穴迁移率高、禁带宽度宽、物理化学性质稳定的优点常被用作空穴传输层。本文分别使用浸渍提拉法、溶液超声法和真空蒸镀沉积法来制备。在浸渍提拉法时,由于与基底之间的附着力较差,不易获得完整致密的薄膜。在溶液超声法时,通过控制超声时间来制备薄膜,发现使用该方法获得的薄膜不均匀。使用高真空蒸发沉积法时,制备出了平整致密且颗粒尺寸大的CuI薄膜,使用该方法时,可以很好的控制实验参数,所以实验的重复性较好。(2)MAPbI3钙钛矿薄膜的制备。采用了一步法来制备钙钛矿薄膜。首先,研究了溶剂比对形成薄膜的影响,发现在DMSO与DMF的比例为3:7时薄膜的结晶性较好,颗粒尺寸较大。其次,分别使用了热风辅助与反溶剂法制备MAPbI3薄膜,实验发现使用反溶剂法制得的薄膜更加致密。最后,在反溶剂制备薄膜一步退火进行了分步退火的改进,发现改进之后薄膜的颗粒尺寸得到了增大。(3)不同空穴传输层对钙钛矿薄膜以及太阳电池性能影响的研究。首先,分别以CuI、PEDOT:PSS、CuI/PEDOT:PSS为基底对钙钛矿薄膜的形成的影响。再次,研究了三种不同空穴传输层对电池性能的影响,发现在使用双空穴传输层时获得了11.52%的光电转换效率。最后,又初步研究了氯掺杂形成混合的钙钛矿薄膜对电池性能的影响。
[Abstract]:The solar cell is capable of directly converting solar energy into electrical energy device. The development of solar energy can be divided into three generations: the first generation of crystalline silicon solar cell; the second generation thin film solar cell; the third generation is a new concept. The battery MAPbI3 perovskite materials, because of its high light absorption, long service life and the advantages of the carrier the larger the carrier diffusion length, has become a new hotspot in the cell structure. The concept of solar cell and battery have mesoscopic heterojunction solar cells. The anti plane type planar heterojunction solar cells due to the hysteresis effect of small, low temperature preparation and concern. The hole transport layer as the cell layer not only the transmission window the hole should also provide better transmission, and the perovskite light absorption layer as the electron hole pair provider is also crucial. So, this paper will be of different hole transport layer on perovskite and battery performance Research mainly includes the following aspects: (1) the hole transport layer CuI thin films prepared by.CuI with high hole mobility, wide band gap, has the advantages of stable physical and chemical properties are often used as hole transport layer. This paper using the dip coating method, ultrasonic method and solution of vacuum evaporation deposition method to prepare in the dipping process, due to poor adhesion between the substrates, is not easy to get the film compact. In the solution by ultrasonic method, by controlling the ultrasonic time to prepare films, it was found that the film obtained by this method is not uniform. The use of high vacuum evaporation deposition, CuI thin films were prepared. Dense and large particle size, using this method, can control the experimental parameters is very good, so the reproducibility is good. (2) MAPbI3 perovskite films were prepared. By using the one-step preparation of perovskite films. First, the effects of solvent Comparison of film forming effect, found in the DMSO and DMF ratio of crystalline 3:7 films better, larger particle size. Secondly, respectively using MAPbI3 thin films prepared by hot air auxiliary and anti solvent method, experimental films using anti solvent method was found more dense. Finally, improved step by step annealing in anti solvent the preparation of thin film step annealing, found improved particle size film has been increased. (3) research on Perovskite Thin film solar cell performance and the effect of different hole transport layer. Firstly, respectively by CuI, PEDOT:PSS, CuI/PEDOT: PSS as the substrate effect on the formation of perovskite films. Thirdly, study three different hole the transmission layer will affect the performance of battery, find the photoelectric conversion efficiency of 11.52% in the use of double hole transport layer. Finally, and preliminary study of chlorine Doped Perovskite Thin films formed on the hybrid battery The effect of performance.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4
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,本文编号:1448244
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