面向高效钙钛矿太阳能电池的器件制备及工艺优化

发布时间：2018-09-06 19:38

【摘要】：钙钛矿太阳能电池光电转化效率较高,发展迅速,是最值得研究的太阳能电池之一。目前太阳能电池的热门研究方向包括提高太阳能电池效率、增强电池的稳定性、实现电池的柔性化、向无铅环保型钙钛矿太阳能电池发展等。本文主要通过对正型钙钛矿太阳能电池钙钛矿层的退火工艺研究提高光电转化效率,然后在高效率基础上实现电子传输层TiO_2低温成膜,最后又开展反型一步法和两步法钙钛矿太阳能电池研究工作。本论文具体工作包括以下几个方面:(1)不同活性层退火工艺对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究钙钛矿活性层的退火工艺主要研究了三种,一种是普通退火:在100℃下退火90 min,一种是慢退火:器件从室温开始,每5 min升高5℃,升温到100℃后,在100℃下退火90 min;还有一种快退火:器件从室温开始,每5 min升高5℃,升到100℃后,再快速升温到130℃,在130℃下退火5 min。扫描电子显微镜表征表明,相比于普通退火和快退火,慢退火可以提高钙钛矿层的表面覆盖率。钙钛矿太阳能电池的性能测试结果表明慢退火比普通退火和快退火的器件性能更好,其中钙钛矿太阳能电池的最大光电转换效率可以达到13.48%,高于普通退火的10.49%和快退火的11.28%。(2)水蒸汽诱导TiO_2作为钙钛矿太阳能电池电子传输层的研究研究在低于180℃的条件下,用低于180℃的水蒸汽诱导TiO_2作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层,通过比较发现,基于水蒸汽诱导的TiO_2作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率比基于普通500℃下制作的TiO_2的要高,开路电压要大,前者最优器件效率达到14.50%,开路电压达到1.03 V,而后者最优效率只有12.14%,开路电压只有0.84 V。(3)一步法和两步法制备反型钙钛矿太阳能电池的研究反型钙钛矿太阳能电池钙钛矿活性层的溶液制备法主要有一步法和两步法这两种方法,通过比较一步法制备的钙钛矿太阳能电池和两步法制备的钙钛矿太阳能电池的性能,我们发现一步法制备出的钙钛矿太阳能电池的性能整体上要好于两步法制备出的器件。钙钛矿活性层的扫描电子显微镜图像表明一步法制备出的活性层晶粒比两步法要大,表面缺陷也比两步法少,活性层的截面SEM图像则说明一步法制备的活性层比两步法的更平整。
[Abstract]:The photovoltaic conversion efficiency of perovskite solar cells is high, and it is one of the most worthy solar cells. At present, the hot research direction of solar cells includes improving the efficiency of solar cells, enhancing the stability of solar cells, realizing the flexibility of the batteries, and developing to lead-free and environment-friendly perovskite solar cells. In this paper, the annealing process of perovskite layer of positive perovskite solar cell is studied to improve the photoelectric conversion efficiency, and then the electronic transport layer TiO_2 film is formed at low temperature on the basis of high efficiency. Finally, the research work of one-step and two-step perovskite solar cells is carried out. The main work of this thesis is as follows: (1) the effects of different active layer annealing processes on the performance of perovskite solar cells have been studied. One is common annealing: annealing at 100 鈩，

本文编号：2227342