基于可溶性金属酞菁添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

发布时间：2025-02-06 20:01

　　有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池以其结构简单,制备材料价格低廉,光电转换效率发展迅速等一系列优点成为了近年热点。传统的钙钛矿器件的活性层材料主要是甲胺碘基铅（MAPbI₃）,它是研究最早、发展和使用最广泛的活性层材料之一,但由于甲胺碘基钙钛矿材料较低的水汽稳定性及热稳定性降低了其实际应用的可能性。因此制备光电转换效率高、水汽及热稳定性强的太阳能器件成为了解决其实际应用问题的关键之处。本论文基于钙钛矿活性层添加剂工程的开发研究,提出了以不同烷基链修饰的多种铜酞菁作为活性层添加剂,从而对钙钛矿太阳能电池器件性能得到一定程度的提高。结果表明,铜酞菁添加剂的引入使得钙钛矿活性层接触角增加,提高了钙钛矿活性层的水汽稳定性,与此同时,铜酞菁的加入也使得活性层的热稳定性有了一定程度的提高,有助于延长器件的使用寿命。另外,铜酞菁的加入减少了载流子复合现象的发生。采用一步旋涂法制备的含铜酞菁添加剂的钙钛矿太阳能电池器件其光电转换效率达到了18%,其水汽抵御能力及热稳定性也得到了显著地提高,在相对湿度为80%室外环境中避光存放三周仍保持80%的效率,对温度而引起的钙钛矿分解产生的效率衰减...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1目前最高效率太阳能电池能量转换效率折线图

文-2-过气相沉积方法成功地制备了光电转换效率为15.4%的钙钛矿电池[12]；如图1-1，目前钙钛矿太阳能电池的认证效率达到了24.2%[13]，其发展速度之快前所未见。图1-1目前最高效率太阳能电池能量转换效率折线图[13]评价钙钛矿太阳能电池性能的两个关键参数是光电....

图1-2钙钛矿太阳能电池器件结构示意图

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-3-图1-2钙钛矿太阳能电池器件结构示意图a)介孔结构；b)正式结构；c)反式结构介孔钙钛矿器件结构源自于染料敏化太阳能电池，介孔材料作为钙钛矿活性层的骨架，钙钛矿活性材料被填充于介孔金属氧化物的空隙中，常用的介孔材料多为二氧化钛（....

图1-3钙钛矿电池器件的工作原理图

高于电子传输层的HOMO能级空穴，因此空穴进入空穴传输层，当器件与外接电路连通后，空穴与电子进一步被阴极和阳极收集，从而有光生电流的产生，其工作原理见图1-3[23]。同时，活性层中的载流子复合、由缺陷造成的电子传输层及空穴传输层的直接接触引起的载流子复合、激子湮没等现象会对钙钛....

图1-4一步旋涂法制备钙钛矿活性层示意图

再经旋涂（过程中加入劣溶剂）和退火后形成钙钛矿。一步旋涂法的优点是操作简便，节省时间。一步法的缺点是制备的薄膜对成膜条件敏感，易受到退火时间、退火温度、手套箱内氛围等影响，图1-4为一步旋涂法制备钙钛矿活性层的示意图。图1-4一步旋涂法制备钙钛矿活性层示意图两步旋涂法制备首先旋....

本文编号：4030836