钙钛矿太阳能电池光吸收层的大气环境制备与界面性能调控研究
发布时间：2023-04-22 12:27
钙钛矿太阳能电池因其优良的光电性能和低廉的制备成本而受到产业界和学术界的广泛关注。在钙钛矿太阳能电池中,位于电子和空穴传输层之间的钙钛矿光吸收层是器件的核心结构。钙钛矿光吸收层的性质,如薄膜形貌、晶体结构、吸收特性、缺陷密度等直接决定器件的光电转换性能。经过十多年的发展,结合反溶剂处理和添加剂工程的溶剂工程法成为现有钙钛矿薄膜制备的主流方法,基于该方法制备的器件效率已经突破24%。然而,这种方法通常需在惰性气氛条件下操作,以减小环境中水氧对钙钛矿成膜过程得影响,增加了薄膜的制备成本,在一定程度上限制了其大规模工业化生产推广。与惰性气氛条件制备方法相比,在一般大气条件下制备高质量钙钛矿薄膜的方法仍处于发展阶段。除钙钛矿光吸收层的本征性能外,钙钛矿薄膜与电子、空穴传输材料界面处的电荷传输损失也是制约器件性能的另一关键因素。针对钙钛矿太阳能电池的制备和性能提升,本论文以钙钛矿光吸收层为研究核心,围绕钙钛矿薄膜的大气条件制备和薄膜的界面调控开展研究,主要工作如下:(1)MAPbI3型钙钛矿薄膜大气条件制备方法研究。本文将传统溶剂工程法中反溶剂的动态冲洗方式优化为静态冲洗方式(静态法),有效改善...
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 卤化铅钙钛矿材料的结构及光电性质
1.2.1 形成三维钙钛矿的结构判据
1.2.2 钙钛矿晶体的相转变
1.2.3 钙钛矿的能带结构
1.2.4 钙钛矿材料的吸收和发光特性
1.2.5 钙钛矿材料的输运特性
1.3 钙钛矿电池的基本结构、工作原理与性能参数
1.3.1 钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理
1.3.2 钙钛矿电池的特性参数
1.4 钙钛矿薄膜的制备
1.4.1 钙钛矿薄膜的形核与生长机制
1.4.2 一步旋涂溶液法生长钙钛矿薄膜
1.4.3 两步旋涂溶液法生长钙钛矿薄膜
1.4.4 溶液组成的影响
1.4.5 后处理工艺
1.5 钙钛矿层界面的调控与钝化
1.5.1 钙钛矿薄膜界面概述
1.5.2 钙钛矿电池界面处的能带结构
1.5.3 钙钛矿电池界面处的钝化策略
1.6 本论文的研究内容和意义
第2章 实验材料与仪器设备
2.1 实验材料与药品
2.2 主要仪器设备
2.2.1 使用的制备设备
2.2.2 薄膜\粉末性能表征
2.2.3 器件性能测试
第3章 MAPbI3型钙钛矿薄膜大气条件制备方法研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 配制溶液
3.2.2 制备MAPbI3光伏器件
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 反溶剂冲洗方式对MAPbI3成膜的影响
3.3.2 不同反溶剂冲洗方式制备MAPbI3薄膜的性质表征
3.3.3 不同反溶剂冲洗方式制备MAPbI3光伏器件的性能表征
3.4 本章小结
第4章 FAPbI3型钙钛矿薄膜大气条件制备方法研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 溶液配制
4.2.2 性能表征样品及器件制备
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 采用不同Lewis碱制备中间相的特性
4.3.2 基于NMP型Lewis碱的制备工艺探索
4.3.3 采用不同Lewis碱制备FAPbI3薄膜的性质表征
4.3.4 采用不同Lewis碱制备FAPbI3光伏器件的性能表征
4.4 本章小结
第5章 钙钛矿薄膜/电荷传输材料界面的钝化方法研究
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 溶液配制
5.2.2 制备FAMACs型钙钛矿光伏器件
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 原位钝化处理的作用机制
5.3.2 原位钝化处理对钙钛矿光吸收层的影响
5.3.3 原位钝化处理对钙钛矿下界面的调控作用
5.3.4 基于原位钝化处理后器件光伏性能表征
5.4 本章小结
第6章 全文总结及今后工作展望
6.1 论文结论
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3797638
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 卤化铅钙钛矿材料的结构及光电性质
1.2.1 形成三维钙钛矿的结构判据
1.2.2 钙钛矿晶体的相转变
1.2.3 钙钛矿的能带结构
1.2.4 钙钛矿材料的吸收和发光特性
1.2.5 钙钛矿材料的输运特性
1.3 钙钛矿电池的基本结构、工作原理与性能参数
1.3.1 钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理
1.3.2 钙钛矿电池的特性参数
1.4 钙钛矿薄膜的制备
1.4.1 钙钛矿薄膜的形核与生长机制
1.4.2 一步旋涂溶液法生长钙钛矿薄膜
1.4.3 两步旋涂溶液法生长钙钛矿薄膜
1.4.4 溶液组成的影响
1.4.5 后处理工艺
1.5 钙钛矿层界面的调控与钝化
1.5.1 钙钛矿薄膜界面概述
1.5.2 钙钛矿电池界面处的能带结构
1.5.3 钙钛矿电池界面处的钝化策略
1.6 本论文的研究内容和意义
第2章 实验材料与仪器设备
2.1 实验材料与药品
2.2 主要仪器设备
2.2.1 使用的制备设备
2.2.2 薄膜\粉末性能表征
2.2.3 器件性能测试
第3章 MAPbI3型钙钛矿薄膜大气条件制备方法研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 配制溶液
3.2.2 制备MAPbI3光伏器件
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 反溶剂冲洗方式对MAPbI3成膜的影响
3.3.2 不同反溶剂冲洗方式制备MAPbI3薄膜的性质表征
3.3.3 不同反溶剂冲洗方式制备MAPbI3光伏器件的性能表征
3.4 本章小结
第4章 FAPbI3型钙钛矿薄膜大气条件制备方法研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 溶液配制
4.2.2 性能表征样品及器件制备
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 采用不同Lewis碱制备中间相的特性
4.3.2 基于NMP型Lewis碱的制备工艺探索
4.3.3 采用不同Lewis碱制备FAPbI3薄膜的性质表征
4.3.4 采用不同Lewis碱制备FAPbI3光伏器件的性能表征
4.4 本章小结
第5章 钙钛矿薄膜/电荷传输材料界面的钝化方法研究
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 溶液配制
5.2.2 制备FAMACs型钙钛矿光伏器件
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 原位钝化处理的作用机制
5.3.2 原位钝化处理对钙钛矿光吸收层的影响
5.3.3 原位钝化处理对钙钛矿下界面的调控作用
5.3.4 基于原位钝化处理后器件光伏性能表征
5.4 本章小结
第6章 全文总结及今后工作展望
6.1 论文结论
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3797638
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