钙钛矿太阳能电池界面层的研究
本文选题:太阳能电池 + 有机-无机钙钛矿 ; 参考:《合肥工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:有机无机金属卤化物钙钛矿材料在太阳能电池中的应用显示出了巨大的商业价值。以CH3NH3PbI3作为光吸收层材料具有高的吸光系数、高的载流子迁移率、长的载流子传输距离、可溶液加工以及成本低等优点,是近5年太阳能转化利用领域的研究热点,受到国内外研究者的广泛关注。如何提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性,以及降低其成本是钙钛矿太阳能电池是否能应用到实际生产生活中的关键所在。在本论文中,我们主要是通过研究钙钛矿太阳能电池的界面来提高电池器件的效率,主要开展了以下两个工作:(1)我们通过利用混合的两步沉积工艺获得梯度I-Br比的钙钛矿层。通过这种工艺使得钙钛矿层中的富I区域和富Br区域相分离,与传统的掺杂工艺不同的是,传统方法仅能在整个钙钛矿层中掺入固定含量的Br。在混合的两步沉积工艺中,Br离子有效地进入原始CH3NH3PbI3钙钛矿膜中,并于钙钛矿层的上部空间发生置换,从而不会破坏钙钛矿膜的完整性。通过这种工艺制备出的梯度Br掺杂的钙钛矿器件获得了16.03%的光电转化效率(以下简称PCE),这是由于Voc从1.07提高到1.14V。此外,在相对湿度为40-60%的环境中,放置2周后,梯度Br掺杂的钙钛矿器件的PCE仍然高达97%,没有任何封装,而CH3NH3PbI3作为光吸收层的钙钛矿器件的PCE在同一时间下降到83%。(2)在基于钙钛矿太阳能电池的器件中,我们改善电极接触,用实验室制备的碳电极代替传统的金属电极,并且采用简单易操作的刮涂法制备出了结构为FTO/TiO2致密层/TiO2介孔层/ZrO2层/碳电极的钙钛矿太阳能电池,大大降低了成本。就如何利用碳材料应用于钙钛矿太阳能电池的电极制备开展研究,并从溶剂、填充工艺、碳电极材料的组分优化上进行研究。
[Abstract]:The application of organic and inorganic metal halide perovskite materials in solar cells has shown great commercial value. Using Ch _ 3NH _ 3PbI _ 3 as the optical absorption layer material has the advantages of high absorption coefficient, high carrier mobility, long carrier transport distance, solution processing and low cost, etc. It is a hot spot in the field of solar energy conversion and utilization in recent five years. By domestic and foreign researchers wide attention. How to improve the efficiency and stability of perovskite solar cells and reduce their cost is the key to whether the perovskite solar cells can be used in practical production and life. In this thesis, we mainly study the interface of perovskite solar cells to improve the efficiency of the battery devices. We mainly carry out the following two work: 1) We obtain the gradient I-Br ratio perovskite layer by using the mixed two-step deposition process. By this process, I rich region and Br rich region in perovskite layer are separated. Different from the traditional doping process, the traditional method can only add fixed amount of Br2 + in the whole perovskite layer. In the mixed two-step deposition process, the Br ion effectively enters the original Ch _ 3NH _ 3PbI _ 3 perovskite film and is replaced in the upper space of the perovskite layer, so the integrity of the perovskite film will not be destroyed. The gradient Br doped perovskite devices obtained by this process have achieved an optoelectronic conversion efficiency of 16.03% (hereinafter referred to as PCEC, which is due to the increase of Voc from 1.07 to 1.14V). In addition, in an environment with relative humidity of 40-60%, two weeks after placement, the PCE of gradient Br doped perovskite devices is still as high as 97% without any packaging. And the PCE of Ch _ 3NH _ 3PbI _ 3 as a perovskite device as a photoabsorber layer dropped to 833.02 at the same time. In the devices based on perovskite solar cells, we improved electrode contact and replaced the conventional metal electrode with a carbon electrode prepared in the laboratory. The perovskite solar cells with the structure of FTO / TIO _ 2 / TIO _ 2 mesoporous layer / carbon electrode were prepared by simple and easy to operate scraping method, which greatly reduced the cost. The preparation of perovskite solar cell electrodes using carbon materials was studied, and the solvent, filling process and composition optimization of carbon electrode materials were studied.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4
【相似文献】
相关期刊论文 前1条
1 陈涛;马明乐;宋春龙;陈坚;陈东生;;聚光太阳能光伏组件的特性研究[J];物理通报;2014年04期
相关博士学位论文 前3条
1 赵艳芳;纳米ZnO薄膜掺杂改性及其在太阳能电池中的应用研究[D];江苏大学;2017年
2 叶逸凡;同步辐射谱学技术在能源科学中的应用:聚合物太阳能电池和锂硫电池中的表界面研究[D];中国科学技术大学;2016年
3 王碧霄;纳米棒阵列基碳对电极无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池研究[D];华中师范大学;2017年
相关硕士学位论文 前10条
1 李鹏伟;钙钛矿型太阳能电池的稳定性及大面积制备的研究[D];郑州大学;2017年
2 刘永强;二氧化钛微球基太阳能电池的制备及性能优化[D];郑州大学;2017年
3 王毅乐;高吸收效率太阳能电池陷光机制和光学特性研究[D];郑州大学;2017年
4 周林;傒二酰亚胺衍生物的合成和表征[D];上海师范大学;2017年
5 邱晓艳;基于c-HBC的P型半导体材料的合成[D];上海师范大学;2017年
6 马丽;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[D];郑州大学;2017年
7 孙贝贝;TiO_2纳米纤维介孔层在钙钛矿电池中的应用[D];郑州大学;2017年
8 白晓兵;甲胺铅碘钙钛矿吸光层的制备、结构与光学性质[D];内蒙古大学;2015年
9 虞婷婷;前钙钛矿、钙钛矿相钛酸铅纳米纤维的调控生长及其复合材料研究[D];浙江大学;2015年
10 李杭倩;改进两步法制备基于TiO_2的钙钛矿太阳能电池性能研究[D];电子科技大学;2016年
,本文编号:1993240
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1993240.html