鈣鈦礦材料優(yōu)異的光電性質吸引了大批科研人員的關注。在十年左右的時間內,鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率效率從最初的3.8%提升到23%以上。富勒烯(C_(60))是反式鈣鈦礦太陽能電池常用的電子傳輸材料,它價格較低,且適合真空蒸發(fā)鍍膜,對于大面積器件制造的均勻性和一致性具有重要作用,十分有利于工業(yè)化生產(chǎn)。然而,C_(60)與鈣鈦礦的能級匹配存在一定的損失,這導致了在同等工作條件下,以C_(60)作為電子傳輸層的鈣鈦礦光伏電池器件的開路電壓比參比材料PCBM的要低一些,光電轉換效率就受到影響。因此,需要開發(fā)一種可大面積均勻制備的鈣鈦礦表面修飾與界面能級調控方法,以提高鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓。此外,鈣鈦礦層極易被空氣中水蒸氣催化水解,導致相應的電池器件在環(huán)境中的穩(wěn)定性很差,因此,有必要通過鈣鈦礦層的體相修飾提升其穩(wěn)定性。針對以上兩個問題,本文主要開展了以下研究工作:(1)將氟化鋰和氟化鈉通過真空蒸發(fā)鍍膜法沉積在鈣鈦礦薄膜上,制備出結構為Glass/FTO/NiMgLiO/MAPbI_3/XF/C_(60)/BCP/Ag的鈣鈦礦太陽能電池器件。通過調整沉積厚度,可看出當氟化鈉修飾層厚度為0.5nm時,電荷傳輸最優(yōu),且鈍化了表面缺陷,使得電池器件的開路電壓從1.03V提高到1.09V,獲得了18.03%的光電轉換效率,優(yōu)于PCBM基的參比器件。(2)將一定摩爾比例的聚乙烯亞胺(PEI)摻入鈣鈦礦溶液中制成相應的前驅體溶液,并采用一步溶液旋涂法制備鈣鈦礦光吸收層,得到相應薄膜和結構為Glass/FTO/NiMgLiO/MAPbI_3(PEI)/NaF/C_(60)/BCP/Ag的反式鈣鈦礦太陽能電池器件。通過一系列XRD,SEM,PL,透過,J-V曲線等表征分析發(fā)現(xiàn),摻雜0.5%摩爾比的PEI足以有效鈍化MAPbI_3鈣鈦礦膜的體相缺陷,且使薄膜表面更加平整,針孔得到控制,而相應的電池器件也獲得了18.41%的電池光電轉換效率;并且PEI聚合物的疏水性使器件具有更優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性,在空氣中放置200小時效率保持初始值的99%。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

源是社會與經(jīng)濟發(fā)展的基礎。據(jù)權威預測，未來數(shù)十年內，全世界尤源的需求仍將有較大幅度的上漲。然而，由于資源地理分布的原因，國其他化石能源儲量相對短缺，其中，石油目前的進口依存度已超過石油很大一部分要經(jīng)過海上運輸，但當下國際的安全形勢多變，能源分緊張。同時，我國在 2013 年的能源消費總量就已位列世界第一位，噸標準煤當量。在這當中，又以煤炭消費占比達到 66%。而燃煤過程氮氧化物、硫氧化物也已高居世界首位[1]。大氣污染、酸雨等危害日華北地區(qū)的沙塵暴到近年愈加嚴重的霧霾污染以及全國 PM2.5 等嚴重題充分表明，我國環(huán)境的承載和自愈能力早已飽和，改變現(xiàn)有的能源持續(xù)清潔能源迫在眉睫。如圖 1-1 所示，截止 2016 年，清潔可再生能能源消費中的占比依然很低。

圖 1-2 各類太陽能電池的發(fā)展歷程及其認證的光電轉換效率[19]1.2.3 太陽能電池的主要性能參數(shù)通過在標準光照條件下測得光伏電池器件的伏安特性曲線（電流密度-電壓曲線J-V 曲線），我們可以得到用來評價太陽能電池性的最重要的四個參數(shù)[20]，即能量轉換效率（PCE）、開路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc）和填充因子（FF）四個指標，如圖 1-3 所示就是伏安特性曲線。短路電流密度（short-circuit current density，Jsc）是指當電池整個回路處于短路狀態(tài)（電池外加偏壓為零）下單位面積產(chǎn)生的光生電流。從 J-V 曲線與縱軸的截距就可直觀看出短路電流密度。一般情況下，短路電流密度會隨著光生電子空穴對的分離和遷移來提高。開路電壓（open-circuit voltage，Voc）是指電池在開路狀態(tài)（電池電流密度為零）下產(chǎn)生的光生電壓。從伏安特性曲線中我們可以看出曲線與橫軸的截距就是開路電

圖 1-3 太陽能電池的伏安與功率-電壓特性曲線填充因子（fill factor，F(xiàn)F）指的是太陽能電池的最大功率（Pm）與電流密度（J開路電壓（Voc）的乘積之比，其計算公式如公式 1-1：FF = sc = （1其中，Pm為太陽能電池的最大功率，Jm，Vm分別為太陽能電池在最大功率點應的電流密度和電壓。能量轉換效率（power conversion efficiency，PCE）是衡量光伏器件性能最直參數(shù)，代表光伏電池將太陽能轉換為電能的能力，其計算方式如公式 1-2，即光池能達到的最大功率（Pm）與太陽照射到電池表面的功率（Pin）的比值。 = in× 100% = × 100% （1.3 鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展史
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李鑫;張?zhí)?王甜;趙一新;;金屬鹵化物鈣鈦礦光催化的研究進展[J];化學學報;2019年11期

2 ;鈣鈦礦太陽能電池效率創(chuàng)新高[J];中國粉體工業(yè);2016年06期

3 ;青島能源所在高質量大面積鈣鈦礦薄膜制備方面獲進展[J];中國粉體工業(yè);2016年02期

4 ;鈣鈦礦的魅力[J];能源;2019年10期

5 張志國;李永舫;;甲胺氣體處理修復鈣鈦礦薄膜缺陷[J];中國科學:化學;2016年04期

6 欒夢雨;劉曉倩;陳方;魏香風;劉節(jié)華;;有機-無機鈣鈦礦晶體生長調控研究進展[J];河南大學學報(自然科學版);2016年03期

7 姚鑫;丁艷麗;張曉丹;趙穎;;鈣鈦礦太陽電池綜述[J];物理學報;2015年03期

8 張?zhí)?趙一新;;鉛鹵鈣鈦礦敏化型太陽能電池的研究進展[J];化學學報;2015年03期

9 ;在羧基甲基纖維素存在下鈣鈦礦的浮選[J];國外金屬礦選礦;1987年06期

10 李丹之;鈣鈦礦瓷的半導化及其感濕機理[J];電子元件與材料;1988年02期

相關博士學位論文 前10條

1 洪珍;單根有機-無機雜化鈣鈦礦微/納米線的滯后及存儲性能研究[D];南昌大學;2019年

2 韓長峰;缺陷對有機—無機雜化鈣鈦礦光電器件性能的影響[D];北京交通大學;2018年

3 楊海峰;高性能平面p-i-n結構鈣鈦礦太陽能電池的研究[D];西安電子科技大學;2018年

4 徐文戰(zhàn);聚合物及鈣鈦礦太陽電池性能的研究[D];華南理工大學;2018年

5 孟廣昊;新型鈣鈦礦材料超長激子壽命及載流子遷移率各向異性的研究[D];大連理工大學;2018年

6 汪鈺成;基于有機金屬鹵化物鈣鈦礦MOS電容特性研究[D];西安電子科技大學;2018年

7 王永玲;高效電子傳輸層的制備及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用[D];中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所);2019年

8 馮爽;TiO_2基鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾及其性能研究[D];吉林大學;2019年

9 薛啟帆;高效倒裝平面異質結鈣鈦礦太陽能電池的活性層形貌控制及器件界面調控研究[D];華南理工大學;2017年

10 王宇迪;新型多孔芳香骨架材料的合成及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用[D];吉林大學;2018年

相關碩士學位論文 前10條

1 張磊;尺寸、形狀可控的鈣鈦礦納米晶合成及光學特性研究[D];魯東大學;2019年

2 楊琴;有機—無機雜化鈣鈦礦表面極化和自旋界面效應[D];北京交通大學;2019年

3 劉天倫;反式鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦層表面與體相修飾研究[D];華中科技大學;2019年

4 陳樹銘;基于混合鈣鈦礦材料發(fā)光的電致發(fā)光器件[D];長春理工大學;2019年

5 鐘明星;鈣鈦礦太陽能電池碳對電極的制備及其改性研究[D];云南大學;2018年

6 張吉;W_(18)O_(49)和W_(18)O_(49)@Al_2O_3的制備、表征及在鈣鈦礦太陽能電池中應用[D];北京交通大學;2019年

7 吳淞全;CsPbBr_3全無機鈣鈦礦發(fā)光二極管的制備與性能研究[D];北京交通大學;2019年

8 竇尚軼;鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層設計研究[D];華北電力大學(北京);2019年

9 Zulqarnain;溶劑工程輔助技術制備低溫鈣鈦礦薄膜[D];華北電力大學(北京);2019年

10 謝淦澂;混合陽離子綠光鈣鈦礦發(fā)光二極管研究[D];華南理工大學;2019年

本文編號：2840857