基于不同钝化层的钙钛矿太阳能电池的研究
发布时间：2020-12-23 00:42
钙钛矿太阳能电池由于近年来由于其优异的功率转换效率值而备受关注。在提高钙钛矿太阳能电池性能的各种手段策略中,钝化策略的有效成果得到了许多文献的认证。本文的具体工作为:（1）通过分析和研究,建立了 PMMA/MAPbI3界面模型和EDTA/MAPbI3界面模型,然后以第一性原理为基础,通过计算来分析钙钛矿层和钝化层的界面性质。分析发现,PMMA/MAPbI3界面体系的表面电子态的主要来源是H原子的1s轨道,I原子的5p轨道,O原子的2p轨道和Pb原子的6p轨道在界面处产生了轨道杂化。EDTA/MAPbI3费米能级处表现为电子态的主要原因是H原子的1s轨道,I原子的5p轨道,O原子的2p轨道和Pb原子的6p轨道在界面处产生了轨道杂化。二者的钝化效果在理论层面上几乎没有差别。就费米能级处的态密度比较,PMMA具有更少的电子态。从而推测钝化作用中,对铅离子的络合不受钝化层材料络合能力强弱的影响。同时,更复杂的分子结构可能带来更大的界面电子态,反而减弱了对钙钛矿层的钝化效果。基于微观粒子的层面,利用计算得出的分析结果,为实验的开展做好理论支撑,同时也帮助指导实验的下一步进行。（2）通过制备和测试...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３?—种内能光化学．反应??从此之后，太阳能电池性能发展的速度直线上升，从最开始的１％逐步进化到??
?第一章绪论???（ｃ）?（ｄ）??图１－４三代太阳能电池。（ａ）单晶硅太阳能电池；（ｂ：）砷化镓薄膜太阳能电池；（ｃ）铜??铟镓硒太阳能电池；（ｄ）染料敏化太阳能电池??第三代太阳能电池一般指一种可溶液处理的太阳能电池，具有巨大的太阳能??发电潜力？。普遍认知的第三代太阳能电池包括聚舎物太阳能电池（Ｐｏｌｙｍｅｒ?Ｓｏｌａｒ??Ｃｅｌｌｓ，?ＰＳＣｓ），染料敏化太阳能电池（Ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?Ｓｏｌａｒ?Ｃｅｌｌｓ，?ＤＳＳＣｓ）和钙钛矿??太：阳簾电池（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?Ｓｏｌａｒ?Ｃｅｌｌｓ）。聚合物太阳：能电池和轉钛矿太阳能电池??要区别是受主相的性质。钙钛矿太阳能电池的加入使混合分子（钙钛矿）和胶体有??机／无机（杂化聚合物）太阳能电池技术得以比较＆钙钛矿型太阳能电池是一种颠??覆性的太阳能电池技术，近年来由于其优异的功率转换效率（Ｐｏｗｅｒ?Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，?ＰＣＥ）值而备受关注。??１．２钙钛矿太阳能电池概述??１．２．１钙钛矿材料??釣钛矿（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）最厚是在１８３９年被德国矿物学家古斯塔夫罗斯（Ｇｕｓｔａｖ??ｒｏｓｅ）在俄罗．斯鸟拉尔山＜Ｕｌａｒ?Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ）．的砂卡着ＣＳｋａｒｎ）．发现。．其命名Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ??来Ｓ俄罗斯著名地质学家Ｌ．?Ａ．?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的名字Ｐ最开始的钙钛矿指的是矿物钛??酸钙（ＣａＴｉ０３），后来延伸到了包含具有钛酸钙相似晶体结构的化合物。??钙钛矿的一般公式是ＡＢＸ３，其中Ａ和Ｂ分别是一价和二价离子，Ｘ是０，??Ｃ，Ｎ或卤素；且具有与钛酸钙相同的立方结构Ｉ到目前为止，得到最广泛应用?
粗最低来存分子轨遺（Ｌｏｗｅｓｔ?Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｏｒｂｉｔａｌ，?ＬＵＭＯ）??对卤素的性质非常敏感。这一性质使得其能级和禁带宽度可调，并且已被发现对钙??钛矿?ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ（Ｉ３－ｘＢｒｘ）３?特别有效。??＆?ＯＢｒ（ｈ）?－３９?３７５?ｐ??〇ＣＨ３ＮＨ３＋??ＷＭ?〇Ｐｂ２＋?Ｕ?Ｕ?Ｕ??－５．４?－５３?－５．３８??Ｉ?ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３?ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３??ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３．ｘＣｌｘ??（ａ）?（ｂ）??图１－５?（ａ）钙钛矿晶体结构；（ｂ）集中常用钙钛矿材料能级??１．２．２钙钛矿太阳能电池的发展历程??太阳能电池效率的发展历程见图１－６。对于钙钛矿太阳能电池最皁的研究可以??追溯到２００９年。同样属于第三代太阳能电池的染料敏化太阳能电池，可以说其促??成了钙钛矿太阳能电池的发展。染料敏化太阳能电池由几个主要部分组成：反式母??体导电衬底、商表面积ｎ型半导体（通常是Ｔｉ０２＞、能吸收光的染料（敏化剂）以及含??有氧化还原介质和对电极的电解质。染料通常与ｎ型半导体的表面紧密结合９?２００９??年，Ｋｏｊｉｍａ等人在染料敏化太阳能电池中，用ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３和ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３取代??了传统染料，首次证明了钙钛矿在太阳能电池中作为轻氧化还原物质的能力，器件??的光电转换效率为３．８°／＃。??２０１１年，Ｐａｒｋ等人将钙钛矿材料ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３量子点沉积在Ｔｉ０２表面，效率??提升到６．５?％［］。??２０１２年，Ｋｉｍ等人采用了?ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３作为光吸收层和ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ作为空??穴传输层，ＰＣＥ达到了?９．７％［
本文编号：2932740
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３?—种内能光化学．反应??从此之后，太阳能电池性能发展的速度直线上升，从最开始的１％逐步进化到??
?第一章绪论???（ｃ）?（ｄ）??图１－４三代太阳能电池。（ａ）单晶硅太阳能电池；（ｂ：）砷化镓薄膜太阳能电池；（ｃ）铜??铟镓硒太阳能电池；（ｄ）染料敏化太阳能电池??第三代太阳能电池一般指一种可溶液处理的太阳能电池，具有巨大的太阳能??发电潜力？。普遍认知的第三代太阳能电池包括聚舎物太阳能电池（Ｐｏｌｙｍｅｒ?Ｓｏｌａｒ??Ｃｅｌｌｓ，?ＰＳＣｓ），染料敏化太阳能电池（Ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?Ｓｏｌａｒ?Ｃｅｌｌｓ，?ＤＳＳＣｓ）和钙钛矿??太：阳簾电池（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?Ｓｏｌａｒ?Ｃｅｌｌｓ）。聚合物太阳：能电池和轉钛矿太阳能电池??要区别是受主相的性质。钙钛矿太阳能电池的加入使混合分子（钙钛矿）和胶体有??机／无机（杂化聚合物）太阳能电池技术得以比较＆钙钛矿型太阳能电池是一种颠??覆性的太阳能电池技术，近年来由于其优异的功率转换效率（Ｐｏｗｅｒ?Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，?ＰＣＥ）值而备受关注。??１．２钙钛矿太阳能电池概述??１．２．１钙钛矿材料??釣钛矿（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）最厚是在１８３９年被德国矿物学家古斯塔夫罗斯（Ｇｕｓｔａｖ??ｒｏｓｅ）在俄罗．斯鸟拉尔山＜Ｕｌａｒ?Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ）．的砂卡着ＣＳｋａｒｎ）．发现。．其命名Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ??来Ｓ俄罗斯著名地质学家Ｌ．?Ａ．?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的名字Ｐ最开始的钙钛矿指的是矿物钛??酸钙（ＣａＴｉ０３），后来延伸到了包含具有钛酸钙相似晶体结构的化合物。??钙钛矿的一般公式是ＡＢＸ３，其中Ａ和Ｂ分别是一价和二价离子，Ｘ是０，??Ｃ，Ｎ或卤素；且具有与钛酸钙相同的立方结构Ｉ到目前为止，得到最广泛应用?
粗最低来存分子轨遺（Ｌｏｗｅｓｔ?Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｏｒｂｉｔａｌ，?ＬＵＭＯ）??对卤素的性质非常敏感。这一性质使得其能级和禁带宽度可调，并且已被发现对钙??钛矿?ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ（Ｉ３－ｘＢｒｘ）３?特别有效。??＆?ＯＢｒ（ｈ）?－３９?３７５?ｐ??〇ＣＨ３ＮＨ３＋??ＷＭ?〇Ｐｂ２＋?Ｕ?Ｕ?Ｕ??－５．４?－５３?－５．３８??Ｉ?ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３?ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３??ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３．ｘＣｌｘ??（ａ）?（ｂ）??图１－５?（ａ）钙钛矿晶体结构；（ｂ）集中常用钙钛矿材料能级??１．２．２钙钛矿太阳能电池的发展历程??太阳能电池效率的发展历程见图１－６。对于钙钛矿太阳能电池最皁的研究可以??追溯到２００９年。同样属于第三代太阳能电池的染料敏化太阳能电池，可以说其促??成了钙钛矿太阳能电池的发展。染料敏化太阳能电池由几个主要部分组成：反式母??体导电衬底、商表面积ｎ型半导体（通常是Ｔｉ０２＞、能吸收光的染料（敏化剂）以及含??有氧化还原介质和对电极的电解质。染料通常与ｎ型半导体的表面紧密结合９?２００９??年，Ｋｏｊｉｍａ等人在染料敏化太阳能电池中，用ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３和ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３取代??了传统染料，首次证明了钙钛矿在太阳能电池中作为轻氧化还原物质的能力，器件??的光电转换效率为３．８°／＃。??２０１１年，Ｐａｒｋ等人将钙钛矿材料ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂｌ３量子点沉积在Ｔｉ０２表面，效率??提升到６．５?％［］。??２０１２年，Ｋｉｍ等人采用了?ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３作为光吸收层和ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ作为空??穴传输层，ＰＣＥ达到了?９．７％［
本文编号：2932740
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