本文關(guān)鍵詞：靜電噴射法制備二氧化鈦薄膜及鈣鈦礦太陽能電池的研究

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【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池是一種使用有機無機雜化材料作為光吸收層的新型太陽能電池,目前其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破了20%,是當前最具前景的太陽能電池。液相法制備鈣鈦礦太陽能電池是當前研究的熱點,也是未來產(chǎn)業(yè)化批量制備這種新型電池的主要研究方向,有望克服當前主流的硅基太陽能電池成本過高的缺點,真正實現(xiàn)太陽能的低價有效應(yīng)用。靜電噴射法是一種利用靜電力使液體霧化成細小的液滴噴射出來的方法,是一種新興的微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù),具備低成本、可制備大面積樣品、可用于柔性襯底等優(yōu)點,特別適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本文主要探索了使用靜電噴射法制備鈣鈦礦太陽能電池的技術(shù)路徑,并與傳統(tǒng)的旋涂法進行了對比,為后續(xù)的進一步研究開辟了道路。首先,搭建了靜電噴射系統(tǒng),并進行了二氧化鈦溶膠的噴射。對采用不同參數(shù)制備的薄膜進行了表征,研究了噴射參數(shù)對于二氧化鈦薄膜形貌的影響。通過優(yōu)化噴射參數(shù),分別制備了連續(xù)致密的二氧化鈦薄膜,用于鈣鈦礦太陽能電池的阻擋層；以及密集多孔的二氧化鈦顆粒網(wǎng)絡(luò),用于鈣鈦礦太陽能電池的介孔層。然后,使用靜電噴射法制備的阻擋層和介孔層用于制備完整的鈣鈦礦太陽能電池中,并使用傳統(tǒng)的旋涂法制備了對比用的鈣鈦礦太陽能電池。在制備過程中旋涂了鈣鈦礦光吸收層和空穴傳輸層,蒸鍍了銀電極,并對各功能層的制備參數(shù)進行了簡單的優(yōu)化。最后,測試了所制備的鈣鈦礦太陽能電池的主要光電性能,包括伏安特性和IPCE等,并對兩種方法制備的電池進行了比較和分析。測試結(jié)果顯示,靜電噴射法可用于制備鈣鈦礦太陽能電池的阻擋層和介孔層,用此方法制備的電池的光電性能可以與使用傳統(tǒng)的旋涂法制備的電池相比擬,其光電轉(zhuǎn)換效率可以達到8.29%。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦太陽能電池 靜電噴射 二氧化鈦 薄膜
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.11;TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-21
• 1.1 研究背景7
• 1.2 鈣鈦礦太陽能電池的研究現(xiàn)狀7-17
• 1.2.1 鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展歷史7-9
• 1.2.2 鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)分類9-13
• 1.2.3 鈣鈦礦太陽能電池的制備技術(shù)13-17
• 1.3 靜電噴射技術(shù)簡介17-19
• 1.3.1 靜電噴射技術(shù)的發(fā)展歷史17
• 1.3.2 靜電噴射技術(shù)的基本原理17-19
• 1.3.3 靜電噴射技術(shù)在染料敏化太陽能電池(DSSC)制備中的應(yīng)用19
• 1.4 論文研究意義及主要內(nèi)容19-20
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)安排20-21
• 2 靜電噴射法制備二氧化鈦薄膜研究21-41
• 2.1 實驗藥品和儀器21-22
• 2.1.1 實驗藥品21
• 2.1.2 實驗儀器21-22
• 2.1.3 基底清洗和處理22
• 2.2 靜電噴射實驗裝置和測試22-24
• 2.2.1 實驗裝置的搭建22-24
• 2.2.2 實驗裝置的測試24
• 2.3 薄膜表征方法24-27
• 2.3.1 薄膜成分X射線衍射表征24-25
• 2.3.2 薄膜表面形貌場發(fā)射掃描電鏡表征25-26
• 2.3.3 薄膜紫外-可見光吸收譜表征26-27
• 2.4 二氧化鈦溶膠的制備27-28
• 2.5 靜電噴射法制備二氧化鈦薄膜28-37
• 2.5.1 噴射參數(shù)對二氧化鈦薄膜的影響28-34
• 2.5.2 穩(wěn)定噴射下的參數(shù)間相互關(guān)系34-37
• 2.6 靜電噴射法制備鈣鈦礦太陽能電池阻擋層37-39
• 2.7 靜電噴射法制備鈣鈦礦太陽能電池介孔層39-40
• 2.8 本章小結(jié)40-41
• 3 鈣鈦礦太陽能電池的制備和表征41-52
• 3.1 實驗藥品和儀器41-42
• 3.1.1 實驗藥品41
• 3.1.2 實驗儀器41-42
• 3.2 鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計42-43
• 3.3 鈣鈦礦太陽能電池器件的制備方法43-51
• 3.3.1 清洗準備43
• 3.3.2 二氧化鈦阻擋層的制備43-45
• 3.3.3 二氧化鈦介孔層的制備45
• 3.3.4 鈣鈦礦光吸收層的制備45-50
• 3.3.5 空穴傳輸層的制備50
• 3.3.6 銀電極的真空蒸鍍50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 4 鈣鈦礦太陽能電池的測試和分析52-64
• 4.1 鈣鈦礦太陽能電池的工作模型及Matlab仿真52-56
• 4.1.1 鈣鈦礦太陽能電池的工作模型52-53
• 4.1.2 鈣鈦礦太陽能電池特性參數(shù)的Matlab仿真53-56
• 4.2 鈣鈦礦太陽能電池的測試方法和測試設(shè)備56-60
• 4.2.1 鈣鈦礦太陽能電池伏安特性和測試設(shè)備56-58
• 4.2.2 鈣鈦礦太陽能電池的光譜響應(yīng)特性和測試設(shè)備58-60
• 4.3 鈣鈦礦太陽能電池性能測試和分析60-63
• 4.3.1 旋涂法制備的鈣鈦礦太陽能電池60-61
• 4.3.2 靜電噴射法制備的鈣鈦礦太陽能電池61-63
• 4.3.3 比較分析63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 總結(jié)與展望64-65
• 5.1 工作總結(jié)64
• 5.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-71
• 附錄71

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