基于金属网格电极的ITO-free太阳能电池研究

发布时间：2021-02-08 23:55

　　在低成本高功效的太阳能电池研究中,有机无机钙钛矿太阳能电池因其光吸收系数高,光吸收范围广、载流子扩散长度较长、禁带宽度可调以及双极运输等优点成为了研究热点。目前最常用作有机无机钙钛矿太阳能电池的透明电极材料是ITO,然而ITO具有脆性,并不是制造柔性器件的理想电极材料。相比之下金属网格延展性优良,还可以采用电子束蒸镀等成熟工艺实现大面积制备,更重要的是其导电率和透光率可以通过网格的线宽、厚度等参数进行调节,因此是一种很有竞争力的柔性电极材料。本文从制备可代替ITO透明电极方向出发,采用光刻工艺制备了高性能镍金网格透明电极,主要研究内容如下:（1）设计并制备了高质量Ni/Au金属网格透明电极,研究了它们的透光性、导电性和界面特性。采用金属Ni提高了金属网格在玻璃衬底上的粘附性,采用Au改善了金属网格的导电性,利用导电聚合物PH1000增强了金属网格的电荷收集能力,并通过线宽、厚度、形状等结构参数和光刻工艺参数优化,获得了线宽为5μm的六边形Ni（30 nm）/Au（10 nm）/PH1000金属网格透明电极;（2）在金属网格透明电极上成功制备了平面结构的钙钛矿太阳能电池,电池有效面积为0... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 钙钛矿太阳能电池的概述
        1.2.1 钙钛矿太阳能电池的发展历程
        1.2.2 钙钛矿太阳能电池的原理
        1.2.3 钙钛矿太阳能电池的参数
    1.3 基于金属网格电极的ITO-free太阳能电池的兴起
        1.3.1 ITO的介绍
        1.3.2 ITO的替代材料
        1.3.3 基于金属网格电极的ITO-free太阳能电池的发展
    1.4 本文主要研究内容
第二章 钙钛矿材料的性质及金属网格的制备方法
    2.1 有机无机杂化钙钛矿材料的晶体结构及其相变
    2.2 有机无机杂化钙钛矿材料的光电特性
        2.2.1 光谱特性
        2.2.2 带隙调节性及光吸收特性
        2.2.3 载流子的输运特性
    2.3 有机无机杂化钙钛矿材料的稳定性
2O和O₂的影响">        2.3.1 H₂O和O₂的影响
        2.3.2 温度的影响
        2.3.3 钙钛矿自身的化学性质
    2.4 有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法
    2.5 金属网格透明电极的制备方法
    2.6 本章总结
第三章 金属网格电极和太阳能电池的制备
    3.1 实验材料与仪器
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验仪器
    3.2 金属网格电极的制备
    3.3 金属网格电阻率和透光率的计算与测量
        3.3.1 理论计算
        3.3.2 实际测量
    3.4 基于金属网格电极的钙钛矿太阳能电池的制备
        3.4.1 有机无机杂化钙钛矿前驱体溶液的制备
        3.4.2 器件的制备
    3.5 钙钛矿材料的表征
    3.6 器件的表征
    3.7 本章总结
第四章 基于金属网格电极的钙钛矿太阳能电池的性能研究
    4.1 引言
    4.2 金属网格界面优化
    4.3 金属网格参数的设计
        4.3.1 金属网格的图形设计
        4.3.2 金属网格的厚度设计
        4.3.3 金属网格线条宽度的设计
    4.4 基于金属网格电极和传统ITO电极的钙钛矿电池性能对比
yFA_1-yPbI_3-XCl_X)薄膜的形貌表征">        4.4.1 器件吸光层(MA_yFA_1-yPbI_3-XCl_X)薄膜的形貌表征
        4.4.2 器件电学特性表征
        4.4.3 器件稳定性测试
        4.4.4 器件的可重复性测试
    4.5 本章总结
第五章 基于金属网格电极的大面积钙钛矿太阳能电池性能研究
    5.1 引言
    5.2 大面积器件的电学特性
    5.3 结果分析与改进
    5.4 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3024699