介孔P-I-N结构钙钛矿太阳电池研究

发布时间：2017-09-01 07:45

  本文关键词：介孔P-I-N结构钙钛矿太阳电池研究

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【摘要】：基于碳电极的无空穴传输材料的介孔P-N异质结钙钛矿太阳电池(PSC)因其具有的稳定性好、制备工艺简单、成本低廉以及电池光电转换效率提升空间大等诸多优势,近来得到了科研工作者们的广泛关注。而Ni O作为电子阻挡材料和空穴传输材料也已经在钙钛矿异质结太阳电池中得到应用,本论文在TiO2/Al2O3/carbon结构PSC基础上,将介孔Ni O层嵌入到绝缘的Al2O3层和碳对电极之间,制备了无空穴传输材料的介孔P-I-N结构PSC,从而进一步提高电池的光电转换效率。本论文中采用丝网印刷工艺制备电池的各层薄膜结构,利用溶液两步法滴涂PbI2溶液和浸泡CH3NH3I溶液,在电池介孔结构中形成钙钛矿吸光层。文中先叙述了对结构更为简单的TiO2/Al2O3/carbon结构PSC进行的优化实验过程,待器件效率稳定以后,再制备含介孔Ni O层的新型P-I-N结构PSC。然后运用光电流/光电压、单色入射光电转换效率、暗电流、光致发光谱和电化学阻抗等测试手段对电池体系中的载流子扩散和电荷复合过程进行了研究。研究结果表明,相比TiO2/Al2O3/carbon结构的PSC,引入Ni O层后,开路电压、短路电流密度和填充因子都实现了不同程度的提高,由此获得的电池光电转换效率高达13.7%。并且通过各种表征手段发现,与只含绝缘Al2O3层的电池相比,介孔NiO层作为活性界面层,增强了介孔P-I-N结构电池中钙钛矿/碳对电极界面的电荷传输过程,同时减弱了电池内部的载流子复合过程。并且实验中记录的介孔P-I-N结构PSC在暗态空气中的稳定性数据大于1000小时。
【关键词】：钙钛矿太阳电池 P-N异质结 P-I-N结构 电荷传输 电荷复合
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 1 绪论7-18
• 1.1 能源问题与太阳能利用7-8
• 1.2 钙钛矿太阳电池发展概况8-13
• 1.3 无空穴传输层的钙钛矿太阳电池13-16
• 1.4 本论文的研究内容16-18
• 2 PN电池优化实验18-41
• 2.1 引言18
• 2.2 PN电池制备18-21
• 2.3 PN电池表征21-26
• 2.4 PN电池优化结果分析26-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 PIN电池制备及与PN电池比较41-58
• 3.1 引言41
• 3.2 PIN电池制备41-42
• 3.3 PIN与PN电池表征42-44
• 3.4 结果分析与讨论44-57
• 3.5 本章小结57-58
• 4 总结与展望58-60
• 4.1 工作总结58-59
• 4.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录66-67
• 附录2 攻读硕士学位期间申请专利目录67-68
• 附录3 制备浆料的SEM表征结果68-69

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本文编号：770836