在二氧化钛多孔层制造人工孔从而获得高效钙钛矿太阳能电池

发布时间：2016-12-22 10:20

  本文关键词：在二氧化钛多孔层制造人工孔从而获得高效钙钛矿太阳能电池，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

在二氧化钛多孔层制造人工孔从而获得高效钙钛矿太阳能电池

马佳慧  

【摘要】：基于有机-无机杂化钙钛矿材料（CH3NH3PbX3,X=I,Br,Cl)制备的太阳能电池，因其较高的光吸收系数，较高的光电转换效率以及较低的成本得到了广泛的关注。其中介孔钙钛矿太阳能电池是最常规的钙钛矿太阳能电池，发展最早，可达到的光电转换效率较为理想，成为光伏发电领域的希望之星。研究发现，，对于介孔钙钛矿太阳能电池而言，介孔层担负着极其重要的作用，它不仅是电子传输层，更是染料的支撑框架。多孔层的孔隙可以引导钙钛矿的晶粒生长，从而影响钙钛矿的结晶性和形貌。本研究的目的就是增大多孔层孔的尺寸及数量，提高钙钛矿的覆盖率，增大钙钛矿的晶粒尺寸，从而加强载流子的扩散，减少载流子的复合，最终增大短路电流密度，获得较高的效率。 本论文采用的新颖方法是在TiO2多孔层旋涂溶液中加入碳纳米管，纳米石墨以及乙炔黑三种碳材料，经过高温烧结除去碳材料，在电子传输层制造更多的人工孔，从而获得高效的钙钛矿太阳能电池。研究结果如下： 1、通过一系列的实验，优化了加入碳材料的量，多孔层的厚度以及空穴传输材料的选取。我们将实验中加入三种碳材料的量定为TiO2的10wt%，将TiO2浆料与EtOH的质量比设定为1：3，同时选用OMeTAD作为实验的空穴传输材料。这样的实验结果不仅确定了核心实验的实验条件，也为钙钛矿太阳能电池的相关研究提供一定的参考依据。 2、对比三种碳材料在造孔性上的差别，发现乙炔黑要优于纳米石墨和碳纳米管。扫描电子显微镜照片显示出四种不同孔隙结构的钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和覆盖率也不相同。这说明TiO2层孔隙结构很大程度上影响着钙钛矿薄膜的形貌和结晶性。在未添加碳材料，添加碳纳米管、添加纳米石墨、添加乙炔黑的介孔层上分别制备器件,四种器件的光电流衰减时间分别为0.102ms、0.098ms、0.037ms、0.027ms，光电压衰减时间分别为1.36ms、1.85ms、2.71ms、5.29ms。测试结果说明造孔后载流子的扩散增强，同时电子空穴的复合下降。器件的短路电流密度分别为11.5mA/cm2、13.6mA/cm2、14.4mA/cm2和16.6mA/cm2。光电转换效率由最初的7.91%分别提升至9.35%、9.98%和11.6%，效果显著。 这一研究工作说明了介孔层孔结构的重要性，同时也提供了一种方法来控制孔的结构，提高钙钛矿的覆盖率，改变二氧化钛和钙钛矿膜的形貌，从而提高器件的光电转换效率。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

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1 王琼;陈红军;刘岗;王连洲;;新型固态太阳能电池中对有机-无机钙钛矿材料的调控(英文)[J];Science Bulletin;2015年04期

2 朱立峰;石将建;李冬梅;孟庆波;;多孔TiO_2层厚度对钙钛矿太阳能电池性能的影响[J];化学学报;2015年03期

3 夏祥;刘喜哲;;CH_3NH_3I在制备CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x钙钛矿太阳能电池中的作用[J];物理学报;2015年03期

4 王栋;朱慧敏;周忠敏;王在伟;吕思刘;逄淑平;崔光磊;;溶剂对钙钛矿薄膜形貌和结晶性的影响研究[J];物理学报;2015年03期

5 杨旭东;陈汉;毕恩兵;韩礼元;;高效率钙钛矿太阳电池发展中的关键问题[J];物理学报;2015年03期

6 丁雄傑;倪露;马圣博;马英壮;肖立新;陈志坚;;钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展[J];物理学报;2015年03期

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1 苑嗣纯;葛兴;赵建庄;;有机光电材料与有机光电器件[J];北京农学院学报;2010年03期

2 刘玉华;秦丕锡;潘杰;;新型纳米光催化薄膜的结构设计与应用研究[J];山东陶瓷;2005年05期

3 郝三存,吴季怀,黄昀昉,范乐庆;染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展[J];材料导报;2003年07期

4 程萍;金燕苹;顾明元;;可见光响应型二氧化钛光催化剂研究进展[J];材料导报;2004年07期

5 陈宏;张木;李晨曦;;纳米TiO_2的制备研究进展[J];材料导报;2008年S2期

6 武丽慧;张永哲;韩立中;康翠萍;赵建果;谢二庆;;纳米二氧化钛的制备及其在太阳能电池中的应用[J];材料导报;2008年S2期

7 付文;王丽;黄军左;;可见光诱导TiO_2光催化及其机理研究进展[J];材料导报;2011年S2期

8 邓姝皓;刘丹;王之顺;熊依林;李洪飞;;塑料太阳能电池的研究现状与进展[J];材料开发与应用;2008年04期

9 鞠春华;王福平;;陶砂载Fe_2O_3-TiO_2的制备及光催化性能研究[J];低温建筑技术;2009年01期

10 王玉兰,黄宇,周丽萍,李红;液结太阳能电池敏化剂研究进展[J];电源技术;2005年06期

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3 邓丹;窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究[D];浙江大学;2010年

4 张芬;TiO_2基纳米管的制备、改性及性能研究[D];中国海洋大学;2011年

5 董祥;纯钛水热法制备低维纳米结构TiO_2及其光电化学性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

6 倪勇;ZnO棒晶阵列的溶液生长与CuSCN空穴传输层和CuInS_2光吸收层薄膜的电沉积[D];天津大学;2010年

7 康翠萍;阳极氧化法制备TiO_2纳米管及其在染料敏化太阳能电池和光催化中应用[D];兰州大学;2011年

8 朱超;抗近红外/紫外辐射薄膜的研究[D];华中科技大学;2005年

9 杨立荣;纳米ZnO多孔薄膜的湿化学法制备研究[D];天津大学;2005年

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1 杜昆鹏;两种含联吡啶配体单体的合成及其聚合反应尝试[D];郑州大学;2010年

2 肖丽芬;含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能[D];湘潭大学;2010年

3 刘源;含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究[D];湘潭大学;2010年

4 冯小明;染料敏化太阳能电池光阳极和对电极的研究[D];湘潭大学;2010年

5 田宗芳;含3，4-乙烯二氧噻吩共轭聚合物与三苯胺基染料的合成及光伏性能研究[D];湘潭大学;2010年

6 李方馨;有机小分子太阳电池阴极修饰的研究[D];江南大学;2010年

7 孟庆蕾;提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究[D];江南大学;2010年

8 陈健;基于苯并双噻吩和芳香酰亚胺共轭聚合物的合成与性能[D];浙江大学;2010年

9 韩桂芝;基于新活性材料的有机聚合物太阳能电池的研究[D];北京交通大学;2011年

10 张路宁;聚合物/ZnO杂化太阳能电池的制备[D];北京交通大学;2011年

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1 Wen-Hua Zhang;Bing Cai;;Organolead halide perovskites:a family of promising semiconductor materials for solar cells[J];Chinese Science Bulletin;2014年18期

2 於黄忠;;有机共混结构叠层太阳电池的研究进展[J];物理学报;2013年02期

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4 张玮皓;彭晓晨;冯晓东;;钙钛矿太阳能电池的研究进展[J];电子元件与材料;2014年08期

5 ;美国研制出环保型钙钛矿太阳能电池[J];中国电力;2014年06期

6 郭丽玲;王谦;徐圣东;刘韩星;;(C_6H_5C_2H_4NH_3)_2Cu_xSn_(1-x)I_(4-x)层状类钙钛矿杂合物的制备与性能[J];武汉理工大学学报;2013年07期

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9 郭丽玲;李鹏;刘韩星;;层状类钙钛矿有机-无机杂合物(C_nH_(2n+1)NH_3)_2MCl_4的溶解性研究[J];武汉理工大学学报;2008年03期

10 ;文摘[J];铀矿冶;2000年02期

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1 李云龙;孙伟海;卞祖强;黄春辉;;高效的钙钛矿平面异质结太阳能电池研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第37分会：能源纳米科学与技术[C];2014年

2 孟庆波;李冬梅;罗艳红;;界面调控与高效率钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会：有机光伏[C];2014年

3 宋嘉兴;姚诗余;田文晶;;平面异质结低温溶液处理钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会：有机光伏[C];2014年

4 杨月勇;肖俊彦;罗艳红;李冬梅;孟庆波;;基于碳电极高效率钙钛矿太阳能电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第30分会：低维碳材料[C];2014年

5 肖立新;郑灵灵;马英壮;王树峰;陈志坚;曲波;龚旗煌;;高效杂化钙钛矿光伏器件[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第17分会：光电功能器件[C];2014年

6 顾卓韦;吴刚;陈红征;;溶胶-凝胶法制备氧化锌-钙钛矿平面异质结太阳电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会：有机光伏[C];2014年

7 张秋菊;李白海;陈亮;;Pt掺杂的CaTiO_3的自再生机理的计算研究[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年

8 苗君;乔利杰;姜勇;;钙钛矿多铁性氧化物异质结的低疲劳反转、磁电双弛豫、及缺陷调控[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

9 赵永男;孙振;;锆酸钡中空微球的掺杂及发光性能[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

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1 刘霞;[N];中国化工报;2013年

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2 马佳慧;在二氧化钛多孔层制造人工孔从而获得高效钙钛矿太阳能电池[D];吉林大学;2015年

3 吴娴;CuBr_2基有机—无机层状类钙钛矿杂合物材料的合成与表征[D];武汉理工大学;2010年

4 徐圣东;铜掺杂SnI_2基层状类钙钛矿杂合物的结构与性能研究[D];武汉理工大学;2012年

5 诸敏;锰基钙钛矿超晶格电磁性能的第一原理计算研究[D];华东师范大学;2011年

6 代超;钙钛矿氧化物薄膜中的应力释放机制研究[D];电子科技大学;2012年

7 彭财到;双钙钛矿Ca_(2-x)Na_xFeMoO_6制备与磁性研究[D];兰州大学;2010年

8 杨小兰;双钙钛矿Sr_2Fe_（1-x）Cr_xMoO_6电子结构和磁性的第一性原理研究[D];西南大学;2008年

9 高子舒;甲烷高温燃烧催化剂表面吸附机理研究[D];内蒙古大学;2009年

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