本文選題：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 + NiO_x薄膜　； 參考：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來(lái),基于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料(ABX_3,A=Cs~+,CH_3NH_3~+(MA~+),NH=CHNH_3+(FA~+);B=Pb_2~+;X=Cl~-,Br~-,I~-)為光活性層構(gòu)建的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于集吸光系數(shù)高、缺陷密度低、激子束縛能低、載流子擴(kuò)散距離長(zhǎng),以及成本低、光電轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)點(diǎn)于一身,而成為新型光伏技術(shù)研究領(lǐng)域中的一顆“新星”,其中平面反向鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因其制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單成為研究熱點(diǎn)。在平面反向鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中,空穴傳輸材料對(duì)于器件效率和穩(wěn)定性起著非常重要的作用,氧化鎳(NiO_x)空穴傳輸材料因其化學(xué)穩(wěn)定性好、制備的器件效率高越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注�；贜iO_x空穴傳輸材料制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具備良好的光電性能,主要原因在于相比于其他材料,Ni O_x的價(jià)帶能級(jí)與鈣鈦礦更為匹配,從而器件開(kāi)路電壓較高。但是由于NiO_x自身的導(dǎo)電性不強(qiáng),導(dǎo)致電池的短路電流以及填充因子較低,改善其導(dǎo)電性成為提高器件性能的首選方向。目前,摻雜是提高NiO_x導(dǎo)電性行之有效的辦法之一。本文采用金屬元素?fù)诫sNiO_x薄膜,改善其導(dǎo)電性能,在此基礎(chǔ)上,探究摻雜改性對(duì)NiO_x薄膜光學(xué)和電學(xué)性能的影響、討論摻雜改性的NiO_x薄膜對(duì)鈣鈦礦薄膜微觀形貌以及鈣鈦礦太陽(yáng)能性能的影響,具體包括以下兩個(gè)部分:首先,本論文制備了Ag摻雜的NiO_x薄膜(Ag:NiO_x),并以其作為空穴傳輸層,以甲胺鉛碘(MAPbI_3)為活性層,制備出光電轉(zhuǎn)換效率高且環(huán)境穩(wěn)定性好的平面反向鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。結(jié)果表明,相比于純NiO_x薄膜,當(dāng)銀摻雜量為2 at%時(shí),能夠有效提高NiO_x薄膜的透光性和空穴遷移率。同時(shí),在2 at%Ag:NiO_x空穴傳輸層上制備的鈣鈦礦薄膜具有更好的結(jié)晶質(zhì)量和更高的覆蓋率,且其薄膜更為光滑,晶粒尺寸大�；�2 at%Ag:NiO_x空穴傳輸層制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池開(kāi)路電壓達(dá)到1.07 V,短路電流為19.70 mA/cm2,填充因子為80%,最高電池效率達(dá)到16.86%,而以純NiO_x薄膜為空穴傳輸層制備的電池效率僅為13.46%。此外,相對(duì)于以有機(jī)空穴傳輸層和純NiO_x薄膜空穴傳輸層制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池而言,基于Ag:NiO_x空穴傳輸層的電池具備較高的環(huán)境穩(wěn)定性。其次,在上述工作的基礎(chǔ)上,本論文進(jìn)一步制備了Li、Ag共摻NiO_x薄膜(Li:Ag:NiO_x),以其為空穴傳輸層,以混合陽(yáng)離子(MA0.9FA0.1PbI_3)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦為活性層制備出光電轉(zhuǎn)換效率高且較高環(huán)境穩(wěn)定性的平面反向混合陽(yáng)離子鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。結(jié)果表明,相比于Ag:NiO_x薄膜,Li:Ag:NiO_x薄膜具有較高導(dǎo)電性能和透光性。在Li:Ag:NiO_x薄膜上制備的混合陽(yáng)離子MA_(0.9)FA_(0.1)PbI_3鈣鈦礦薄膜均勻連續(xù)無(wú)孔洞,對(duì)光的吸收能力較強(qiáng)。與基于Ag:NiO_x空穴傳輸層制備的混合陽(yáng)離子鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相比,基于Li:Ag:NiO_x空穴傳輸層制備的混合陽(yáng)離子鈣鈦礦太陽(yáng)能電池短路電流和填充因子有明顯提高。此外,相對(duì)于以Ag:NiO_x薄膜空穴傳輸層制備的MAPb I3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和基于Ag:NiO_x薄膜空穴傳輸層制備的MA_(0.9)FA_(0.1)PbI_3混合陽(yáng)離子鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,基于Li:Ag:NiO_x空穴傳輸層制備的MA_(0.9)FA_(0.1)PbI_3混合陽(yáng)離子鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具備更高的環(huán)境穩(wěn)定性。本論文的開(kāi)展為高效穩(wěn)定平面反向鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供了簡(jiǎn)單而有效的空穴傳輸材料體系。
[Abstract]:In recent years , based on the organic - inorganic hybrid perovskite material ( ABX _ 3 , A = Cs ~ + , CH _ 3NH _ 3 ~ + ( MA ~ + ) , NH = CHNH _ 3 + ( FA ~ + ) , B = Pb _ 2 ~ + , X = Cl ~ - , Br ~ - , I ~ - ) as the photoactive layer , the perovskite - type solar cell has the advantages of high light - collecting coefficient , low defect density , low exciton binding energy , long carrier diffusion distance , high photoelectric conversion rate , etc . In this paper , the effect of doping modification on the optical and electrical properties of NiO _ x thin films has been studied . The mixed cation MA _ ( 0.9 ) FA _ ( 0.1 ) PbI _ 3 mixed cation perovskite solar cell prepared by the hole transport layer of Li : Ag : NiO _ x has higher electrical conductivity and light transmittance . The results show that the mixed cation MA _ ( 0.9 ) FA _ ( 0.1 ) PbI _ 3 mixed cation perovskite solar cell prepared by the hole transport layer of Li : Ag : NiO _ x has higher environmental stability .
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM914.4

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本文編號(hào)：2025037