基于掺杂技术制备高效钙钛矿太阳能电池的优化及其机理研究

发布时间：2020-11-16 11:24

　　 随着第三代太阳能电池的迅速崛起,钙钛矿太阳能电池成为了其中最耀眼的新星。自2009年起,短短的几年时间里其转换效率由3.9%提升到22.1%,取得了其他电池不可能完成的壮举,但是其还有很大的提升空间。因此,如何改善其制备条件和优化电池结构从而提高其光电转换效率仍是钙钛矿太阳能电池研究领域的重要课题。本文首先通过对基础制备条件的优化,制备出了基本的钙钛矿太阳能电池,为其接下来优化提供了参考依据;其次本文通过在钙钛矿前驱体溶液中引入NMP,对钙钛矿层进行了优化改善,并从多方面分析了其影响机理;最后本文通过采用Bphen:Cs_2CO_3:BCP层作为钙钛矿电池的阴极界面修饰层,有效的减少了电荷复合和提高了电子的提取,从而提升了器件性能。在第二章中,以ITO/PEDOT:PSS/CH_3NH_3PbI_3/PCBM/BCP/Ag为电池结构,通过优化制备条件,有效的获得了基本的钙钛矿太阳能电池。其开路电压V_(OC)为0.856V,短路电流密度为16.52mA·cm~2,填充因子为72.8%,器件的光电转换效率达到了10.29%。随后采用一种简单而有效方法,通过在钙钛矿前驱体溶液中加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)改善钙钛矿薄膜质量,比较和分析了不同比例NMP的使用对成膜性能的影响。发现NMP的最佳添加量可以有助于形成更加均匀且致密的钙钛矿层,有效的改善了钙钛矿层的光吸收能力和减少了电荷复合和钙钛矿层缺陷,有利于制造更加优化的平面结构钙钛矿太阳能电池。与未经过处理的钙钛矿太阳能电池相比,其转换效率提高了27.11%.在第三章中,通过采用Bphen:Cs_2CO_3:BCP层作为钙钛矿(CH_3NH_3PbI_3)/PCBM和Ag电极的界面修饰层。可以通过Cs_2CO_3和BCP的有效有效的调节Bphen的能级,从而可以有效地提高电子提取和减少载流子复合,进一步的获得更高的V_(OC)。优化后的平面结构钙钛矿太阳能电池的功率转换效率(PCE)为16.93%,高于未掺杂Bphen(12.97%)参比器件。
【学位单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM914.4
【部分图文】：

河北大学硕士专业学位论文简单、价格便宜、PCE 高等特点，在短短八九年的时间，钙钛矿太阳能电池的发飞跃式的增长，其转换效率从 3.9%[9]跃升至 22.1%[10]。但是其还有很大的进步空此，如何提高其 PCE 仍是 PSCs 研究领域的重要课题。2 钙钛矿太阳能电池技术发展现状PSCs 作为第三代新型太阳能电池的代表之一，从 2009 年开始发展至今其转换乎呈指数增长，从 3.8%已跃升至 22.1%（图 1-1 为各类太阳能电池的发展进程）矿太阳能电池的发展进步已不单单是科学层面的进步，更是人类在能源利用领域成就。其转换效率的发展和成本的节约为太阳能发电的平民化提供了一条切实可路。

PSCs[27]。016 年 11 月，游经碧与张兴旺等人采用了 SnO2取代常用的TiO2作为平面结传输材料，最终制备出了拥有高达 20%左右光电效率的器件[28]。017 年，武汉大学杨艳发通过在钙钛矿 MA0.7FA0.3PbI3中引入 3wt% Pb(SCN质量，取得了 20.1%的 PCE29]。017 年，北京大学朱瑞通过利用 Pb(Ac)2及 PbI2双铅源体系，运用一步反相制备了倒置结构钙钛矿电池器件，其材料为 MA0.6FA0.4PbI3。从而取得了E[30]。钙钛矿太阳能电池简介钛矿太阳能电池器件的主要材料除了透明导电玻璃电极和金、银等金属电括钙钛矿光吸收层材料[31-32]、p 型空穴传输层材料（HTM）[33]和 n 型电子ETM）[34]。其主要种类及其能级结构如图 1-2、1-3、1-4 所示。

n型电子传输层的LUMO能级结构示意图
【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 姜鸿基;邓先宇;黄维;;基于富勒烯和噻吩聚合物的本体异质结太阳电池[J];化学进展;2008年09期

本文编号：2886134