钙钛矿太阳能电池性能的改善及乙酰丙酮锆对器件FF的提升

发布时间：2022-08-04 12:40

　　有机无机杂化的钙钛矿太阳能电池的出现是近年来在光伏领域的一个重大科学突破,目前光电转换效率已经达到22.7%。但制约其商业化生产的一个很重要的因素是器件的稳定性,钙钛矿太阳能电池在水氧环境和高温、光照下容易发生性能衰减。本工作基于反型平面结构钙钛矿太阳能电池,通过改善器件结构和制备工艺来提高光电转换效率,并且使用了一种缓冲层乙酰丙酮锆ZrAcac,通过阻挡空穴/离子的扩散从而提高了器件的FF、PCE和稳定性。本工作通过对空穴传输层,钙钛矿活性层,电子传输层/缓冲层的制备结构和制备工艺进行了探索。使用CuSCN均和NiOx作为空穴传输层,器件性能相较于PEDOT:PSS长生了一定幅度的提升;将前驱液常用的三种极性溶剂DMF、DMSO、GBL混合在一起并寻找到一个合适的比例,DMF:DMSO:GBL=4:4:2时器件性能最高且成膜更好;此外,通过在活性层中掺入C1元素,使器件性能有了一定的提升并做了相关分析,对Au-PSC和Ag-PSC的性能做了对比,发现Au-PSC器件的填充因子有一定的提升,并且稳定性更好。最后,进行了电子传输层的探索,将溶解度低的富勒烯C60以一定比例掺入PCBM,发... 

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 太阳能电池的分类
        1.1.1 第一代
        1.1.2 第二代
        1.1.3 第三代
    1.2 钙钛矿太阳能电池的简介
        1.2.1 钙钛矿材料的介绍
        1.2.2 钙钛矿材料的工作原理
        1.2.3 钙钛矿材料的优异性
    1.3 钙钛矿太阳能电池的研究进展
    1.4 钙钛矿太阳能电池的结构
    1.5 钙钛矿太阳能电池的组成
        1.5.1 电子传输层/修饰层
        1.5.2 空穴传输层/修饰层
        1.5.3 钙钛矿活性层的制备
        1.5.4 金属电极
    1.6 钙钛矿太阳能电池现在存在的问题
    1.7 本工作的研究内容
2 通过界面工程和工艺改善优化钙钛矿电池性能
    2.1 本工作中表征所用到的仪器
    2.2 空穴传输层的改善
        2.2.1 CuSCN空穴传输层
        2.2.2 NiO_x空穴传输层
    2.3 活性层工艺改善
        2.3.1 前驱液混合溶剂比例探索
        2.3.2 活性层掺Cl和不同金属电极性能对比
    2.4 电子传输层/缓冲层的改善
        2.4.1 电子传输的改善
        2.4.2 不同电子缓冲层的比较
        2.4.3 CuI-PSC器件性能
    2.5 本章小结
3 界面缓冲层乙酰丙酮锆ZrAcac
    3.1 实验表征所用到的仪器:
    3.2 实验流程
    3.3 器件性能表征
        3.3.1 UPS能级表征
        3.3.2 对比器件J-V测试
        3.3.3 对比器件的吸收光谱和外量子效率
    3.4 探究乙酰丙酮锆ZrAcac薄膜的作用
        3.4.1 SEM和AFM对形貌表征
        3.4.2 XPS手段对薄膜表面元素量测试
        3.4.3 界面电荷的分析
        3.4.4 对比器件正反扫
        3.4.5 暗电流和交流阻抗谱分析
    3.5 本章小结
4 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]A hole-conductor-free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability[J].   Science Foundation in China. 2014(02)



本文编号：3669556