以PTAA为空穴传输层的倒置平面钙钛矿太阳能电池研究
发布时间：2021-04-03 23:57
迄今为止,p-i-n型器件结构的平面异质结钙钛矿太阳能电池由于其迟滞行为不明显,制备温度低,工艺简单,易于实现柔性化等优势,应用潜力巨大,受到了国内外科研工作者的广泛关注。在钙钛矿太阳能电池的研究中,空穴传输材料作为钙钛矿太阳能电池中至关重要的一层,需要具备良好的导电性,高的空穴迁移率,能级匹配以及良好的成膜性等性质。聚[双（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺]（PTAA）是目前p-i-n型器件结构的平面异质结钙钛矿太阳能电池比较典型的空穴传输材料。将其作为空穴传输层引入到钙钛矿太阳能电池,表现出优良的器件性能。然而PTAA作为有机半导体聚合物同样存在着导电性差的问题,寻找性能优异的p型掺杂材料或者更为简单有效的处理方法来提高PTAA空穴传输性能是本论文的主要研究内容。在本论文中,我们首先使用强路易斯酸三（五氟苯基）硼烷（BCF）作为PTAA空穴传输材料的p型掺杂剂,来改性PTAA空穴传输材料,使其具有更优的空穴传输性能。经过掺杂改性处理的PTAA,电导率显著增加,提高两个数量级。此外,我们还发现可以通过光照处理BCF掺杂的PTAA溶液进一步提升其导电性质。本文系统地研究了BCF掺...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球能源利用饼状分布图
美国可再生能源实验室 NREL 对太阳能电池的发展历程进行了统计和认证效率实时追踪。图1-2 展示了 NREL 截止到 2018 年 5 月对各类太阳能电池的光电转化效率的发展及认证最高效率的统计[3]。该统计涵盖范围广，认证效率是由美国 Newport 公司认证，该认证得到全世界认可。根据太阳能电池的发展历史，可以将太阳能电池按照材料分为以下三类：(1)第一代硅基太阳能电池，主要包含了单晶硅、多晶硅及单晶多晶与非晶硅复合太阳能电池。截止到目前硅类太阳能电池技术发展已经相当成熟，是目前市场上实现商业化的主流太阳能电池。然而作为不可再生资源的硅材料仍然不是解决人类未来能源问题的有效途径。(2)第二代太阳能电池是以砷化镓和硫化镉为主的薄膜太阳能电池是迄今为止光电转化效率最高的太阳能电池。这类薄膜电池不仅光电转化效率较高，而且器件稳定，电池吸光层很薄，有很广泛的利用空间。然而巨大的毒性和较为复杂的加工工艺以及高昂的成本，制约了砷化镓太阳能电池成为主流太阳电池被人们所广泛利用。因此人们也在不断探寻更新一代太阳能电池，以寻求更好的开发利用太阳能的方法。(3)以染料敏化、钙钛矿和有机太阳能电池为主的第三代太阳能电池在最近几年受到了极大的关注。尤其是新型有机无机杂化钙钛矿太阳能电池，自 2009 年被发现并应用以来，效率在短短的几年有了突飞猛进的发展[4]。图 1-2 太阳能电池发展历程和认证效率统计[3]
其中介孔和平面型的电池又分别有 n-i-p 型和 p-i-n 型。图1-3 是几种典型的钙钛矿太阳能电池结构。图中(a) n-i-p 型介孔钙钛矿太阳能电池是最为常见且发展最快也是世界上目前认证性效率最高的钙钛矿太阳能电池，有报道的最高效率已经达到了 22.1%，经过认证的效率更是达到了 22.7%[3;9]。它包含了 FTO 电极，n 型致密层 TiO2和介孔层 TiO2，钙钛矿层，空穴传输层，金属电极。这种电池结构稳定且效率相对其他几种电池要高，但需要多次高温煅烧(T>500℃) TiO2，且电池容易产生迟滞效应[10-12]。(b) n-i-p 型平面钙钛矿太阳能电池。这类电池包含 FTO 电极，n 型致密层(TiO2或 SnO2)，钙钛矿层，空穴传输层和金属电极。与(a)相比这种结构的电池少了介孔层
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿太阳能电池材料的研究进展[J]. 邱婷,苗晓亮,宋文佳,楼冬,张树芳. 材料工程. 2018(03)
[2]柔性及半透明钙钛矿太阳能电池[J]. 颜凯,胡显维,陈补鑫,陈思,高雪,董斌,邹德春. 科学通报. 2017(14)
[3]钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展[J]. 邓林龙,谢素原,黄荣彬,郑兰荪. 厦门大学学报(自然科学版). 2015(05)
硕士论文
[1]P型掺杂有机聚合物应用于钙钛矿太阳能电池[D]. 张宇辰.大连理工大学 2017
本文编号：3117328
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球能源利用饼状分布图
美国可再生能源实验室 NREL 对太阳能电池的发展历程进行了统计和认证效率实时追踪。图1-2 展示了 NREL 截止到 2018 年 5 月对各类太阳能电池的光电转化效率的发展及认证最高效率的统计[3]。该统计涵盖范围广，认证效率是由美国 Newport 公司认证，该认证得到全世界认可。根据太阳能电池的发展历史，可以将太阳能电池按照材料分为以下三类：(1)第一代硅基太阳能电池，主要包含了单晶硅、多晶硅及单晶多晶与非晶硅复合太阳能电池。截止到目前硅类太阳能电池技术发展已经相当成熟，是目前市场上实现商业化的主流太阳能电池。然而作为不可再生资源的硅材料仍然不是解决人类未来能源问题的有效途径。(2)第二代太阳能电池是以砷化镓和硫化镉为主的薄膜太阳能电池是迄今为止光电转化效率最高的太阳能电池。这类薄膜电池不仅光电转化效率较高，而且器件稳定，电池吸光层很薄，有很广泛的利用空间。然而巨大的毒性和较为复杂的加工工艺以及高昂的成本，制约了砷化镓太阳能电池成为主流太阳电池被人们所广泛利用。因此人们也在不断探寻更新一代太阳能电池，以寻求更好的开发利用太阳能的方法。(3)以染料敏化、钙钛矿和有机太阳能电池为主的第三代太阳能电池在最近几年受到了极大的关注。尤其是新型有机无机杂化钙钛矿太阳能电池，自 2009 年被发现并应用以来，效率在短短的几年有了突飞猛进的发展[4]。图 1-2 太阳能电池发展历程和认证效率统计[3]
其中介孔和平面型的电池又分别有 n-i-p 型和 p-i-n 型。图1-3 是几种典型的钙钛矿太阳能电池结构。图中(a) n-i-p 型介孔钙钛矿太阳能电池是最为常见且发展最快也是世界上目前认证性效率最高的钙钛矿太阳能电池，有报道的最高效率已经达到了 22.1%，经过认证的效率更是达到了 22.7%[3;9]。它包含了 FTO 电极，n 型致密层 TiO2和介孔层 TiO2，钙钛矿层，空穴传输层，金属电极。这种电池结构稳定且效率相对其他几种电池要高，但需要多次高温煅烧(T>500℃) TiO2，且电池容易产生迟滞效应[10-12]。(b) n-i-p 型平面钙钛矿太阳能电池。这类电池包含 FTO 电极，n 型致密层(TiO2或 SnO2)，钙钛矿层，空穴传输层和金属电极。与(a)相比这种结构的电池少了介孔层
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿太阳能电池材料的研究进展[J]. 邱婷,苗晓亮,宋文佳,楼冬,张树芳. 材料工程. 2018(03)
[2]柔性及半透明钙钛矿太阳能电池[J]. 颜凯,胡显维,陈补鑫,陈思,高雪,董斌,邹德春. 科学通报. 2017(14)
[3]钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展[J]. 邓林龙,谢素原,黄荣彬,郑兰荪. 厦门大学学报(自然科学版). 2015(05)
硕士论文
[1]P型掺杂有机聚合物应用于钙钛矿太阳能电池[D]. 张宇辰.大连理工大学 2017
本文编号：3117328
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3117328.html
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