柔性高效钙钛矿太阳能电池低温制备工艺的研究

发布时间：2020-12-30 02:17

　　本文主要优化钙钛矿太阳能电池的低温制备工艺,并在此基础上制备柔性钙钛矿太阳能电池。主要研究内容有:优化电子传输层的SnO₂水溶液和去离子水（H2O）体积比;优化钙钛矿光吸收层的退火温度;优化钙钛矿层钾离子掺杂浓度;利用优化好的低温工艺制备柔性钙钛矿太阳能电池并进行分析研究。具体包括以下四个方面:1、本文在第三章研究电子传输层的低温制备工艺对钙钛矿薄膜质量以及钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。主要研究内容为:改变SnO₂水溶液和去离子水的不同体积比观察其对钙钛矿薄膜质量和钙钛矿太阳能电池光电转化效率的影响,经对比研究发现,当SnO₂溶液与去离子水以1:3的比例制备的钙钛矿薄膜致密均匀,钙钛矿太阳能电池的器件性能较好,光电转换效率最高可达到16.43%,开路电压（Voc）为0.97 V,短路电流密度（Jsc）达到25.89 m A/cm²,填充因子（FF）为65.57%,并且制备出的器件回滞效应较低。2、本文在第四章研究未掺杂时两步溶液法制备钙钛矿层中的PbI₂层的制备工艺和钙钛矿层... 

【文章来源】：北京信息科技大学北京市

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钙钛矿晶体结构示意图

第1章绪论图1.1钙钛矿晶体结构示意图钙钛矿太阳能电池的器件结构种类多样。本文制备的钙钛矿器件结构包括常规结构的低温钙钛矿太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池两种。常规太阳能电池的导电基底为Glass/ITO，柔性器件的导电基底为PET/ITO。在电子传输层结构中，本文选用器件结构简单的平面结构，同时平面结构能更好的与柔性钙钛矿太阳能电池结合。电子传输层中TiO2和SnO2材料是平面结构中使用频率最高的材料，本文选用与导电基底和钙钛矿层更兼容的SnO2材料作为电子传输层[16-17]。钙钛矿层的材料为MAPbI3，空穴传输层材料为Spiro-OMeTAD溶液，对电极的制备用金电极。图1.2为常规的钙钛矿太阳能电池的器件结构图（a）和柔性钙钛矿太阳能电池的器件结构图（b）。（a）（b）图1.2钙钛矿太阳能电池的器件结构图。（a）常规钙钛矿太阳能电池器件结构图；（b）柔性钙钛矿太阳能电池器件结构图钙钛矿太阳能电池的工作原理是钙钛矿层吸收光产生电子-空穴对后分别被导电基底ITO和金电极收集后，再将金电极与ITO相连构成闭合电路产生光电流[16]。

第1章绪论制备钙钛矿太阳能电池的方法绕过了当前电子传输层高温烧结的技术障碍，以使钙钛矿薄膜有更好的结晶度，提高钙钛矿薄膜质量，更好的与柔性钙钛矿太阳能电池制备相结合；另外，将优化好的电子传输层制备钙钛矿层可以得到致密、均匀及覆盖率高的钙钛矿薄膜。低温制备柔性钙钛矿太阳能电池的方法为利用塑料PET/ITO基材或纺织纤维的研究铺平了道路，在电子器件或智能纺织品的制作方面有广泛的应用前景。在本实验室现有的条件中，本文主要对钙钛矿太阳能电池低温制备工艺中的电子传输层、未掺杂的钙钛矿层、不同浓度钾离子掺杂钙钛矿层和柔性器件进行了分析研究。本论文主要研究内容见图1.3。图1.3本论文主要内容的研究框架图具体研究内容如下：1、本文在第三章研究了电子传输层的低温制备工艺对钙钛矿薄膜形貌和器件性能的影响，主要研究内容为：改变SnO2水溶液和去离子水的不同体积比，观察其对对钙钛矿薄膜形貌和器件性能的影响。2、本文在第四章研究未掺杂时两步溶液法制备钙钛矿层的退火温度对钙钛矿薄

【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展[J]. 丁雄傑,倪露,马圣博,马英壮,肖立新,陈志坚.  物理学报. 2015(03)

硕士论文
[1]有机—无机杂化金属卤化物钙钛矿薄膜的制备与表征[D]. 柯笑晗.北京交通大学 2016



本文编号：2946781