二维三维混合锡基钙钛矿太阳能电池的稳定性研究

发布时间：2022-12-07 01:02

　　近年来,以有机无机杂化铅卤钙钛矿为光吸收材料的太阳能电池成为光伏技术领域的研究热点。目前,杂化铅卤钙钛矿太阳能电池光电转化效率已经超过25%,媲美晶体硅太阳能电池技术。然而该电池含重金属铅,其潜在的危害势必成为未来运用的重要挑战。元素锡与铅属同主族,具有相似的物化性质且无毒害。更重要的是,锡基钙钛矿材料兼具光吸收范围宽、载流子迁移率高等优势,成为近年来有希望发展的高效绿色能源材料之一。目前,锡基钙钛矿太阳能电池面临的主要问题是该材料体系中Sn²⁺易氧化成Sn⁴⁺,严重阻碍了其光伏器件稳定性与效率的提升。针对上述问题,本论文紧跟国际前沿发展,从二维三维混合结构更有利于提升稳定性的角度,深入探究了不同有机间隔阳离子在提升锡基钙钛矿薄膜结晶质量及稳定性上的重要作用,并聚焦有机间隔阳离子对维度调控、晶相分布、晶体生长取向影响的内在机制,建立了有机间隔阳离子与晶体取向生长的关联关系,揭示了有机间隔阳离子在锡基钙钛矿太阳电池的稳定性与电荷输运路径中发挥的重要作用,为设计高效稳定的锡基钙钛矿太阳电池提供了有价值的参考。本论文的主要研究内容如下:二维Rudd... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 钙钛矿太阳能电池概述
        1.2.1 钙钛矿材料的晶体结构
        1.2.2 钙钛矿材料的优异光电性质
        1.2.3 钙钛矿太阳能电池的起源与发展
        1.2.4 钙钛矿太阳能电池的分类
    1.3 锡基钙钛矿太阳能电池概述
        1.3.1 锡基钙钛矿太阳能电池简介
        1.3.2 限制锡基钙钛矿太阳能电池效率与稳定性的主要原因
        1.3.3 国内外关于锡基钙钛矿太阳能电池稳定性的研究现状
    1.4 选题依据、主要研究内容及创新点
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 主要研究内容和创新点
第二章 实验药品、仪器及实验测试方法
    2.1 实验药品及实验仪器
    2.2 钙钛矿材料表征
        2.2.1 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 能谱仪(EDS)
        2.2.4 紫外可见吸收光谱(UV-Vis)
        2.2.5 光致发光光谱(PL)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.7 紫外光电子能谱(UPS)
        2.2.8 掠入射广角X射线散射(GIWAXS)
    2.3 钙钛矿太阳能电池的器件性能表征
        2.3.1 器件的电流密度-电压曲线
        2.3.2 器件的开路电压随光强变化曲线
        2.3.3 器件的暗态电流密度-电压曲线
第三章 二维三维混合锡基钙钛矿太阳能电池制备和稳定性研究
    3.1 引言
    3.2 实验流程
        3.2.1 透明导电玻璃FTO的切割与清洗
        3.2.2 电子传输层二氧化钛的制备
        3.2.3 钙钛矿光吸收层的制备
        3.2.4 空穴传输层的制备
        3.2.5 电极的制备
        3.2.6 钙钛矿材料及电池器件性能的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 工艺流程分析
        3.3.2 二维三维混合铅锡钙钛矿晶体结构及微观形貌
        3.3.3 二维三维混合锡基钙钛矿晶体结构及器件性能
    3.4 本章小结
第四章 烷基链长对二维三维混合锡基钙钛矿太阳能电池光伏性能及其稳定性的影响
    4.1 引言
    4.2 实验流程
        4.2.1 电池器件制备流程
        4.2.2 钙钛矿材料及电池器件性能的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 烷基链长对锡基钙钛矿薄膜的微观形貌影响
        4.3.2 烷基链长对锡基钙钛矿薄膜的晶体取向及相分布的影响
        4.3.3 烷基链长对锡基钙钛矿薄膜的稳定性及能级结构影响
        4.3.4 烷基链长对锡基钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3711949