【摘要】：太陽能光伏以其清潔、環(huán)保、取之不盡用之不竭的特點,成為了新能源中最具發(fā)展前景的領(lǐng)域。近幾年來,鈣鈦礦太陽電池以其本身良好的性能優(yōu)勢和迅猛的發(fā)展速度,成為了新型薄膜太陽電池研究的熱點。特別是平面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽電池,以簡單的制備工藝和較高的光電轉(zhuǎn)換效率,成為了新的發(fā)展方向。但,鈣鈦礦太陽電池的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、大面積制備、環(huán)境污染和器件物理機制等方面存在著嚴(yán)重的不足,制約著電池的進(jìn)一步發(fā)展。本論文從平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽電池的理論模擬及實驗合成制備兩個方面入手,對電池的工作機理和材料的性能進(jìn)行了初步的研究。另外,對銅鋅錫硫(CZTS)薄膜材料也進(jìn)行一定的研究。(1)建立了二維平面異質(zhì)結(jié)電池模型,分別對基于CH3NH3Pb I3的無空穴傳輸層(HTM)和有HTM的鈣鈦礦太陽電池進(jìn)行了模擬,模擬和實驗結(jié)果能很好的吻合,其具體結(jié)論如下:1)對于無HTM電池,效率低主要源于較低的開路電壓和較高的長波透射損失;2)鈣鈦礦吸收層的質(zhì)量對電池的性能影響很大,載流子擴(kuò)散長度的增加有助于太陽電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率的提高和最佳吸收層的厚度的增加;3)吸收層材料的摻雜濃度和相對介電常數(shù)會影響到材料內(nèi)部電場分布,最終會影響到光生載流子的收集;4)HTM和電子傳輸層(ETM)的價帶和導(dǎo)帶能級的高低會影響到載流子的傳輸,且雙層HTM的設(shè)計可拓寬HTM材料的選擇范圍。(2)采用兩步法制備了CH3NH3Pb I3鈣鈦礦薄膜。真空蒸鍍制備Pb I2薄膜時,Mo舟加熱電流和時間為50A-6min為優(yōu),隨后在CH3NH3I的異丙醇溶液中的浸泡時間10min最優(yōu)。CH3NH3Pb I3吸收材料的相轉(zhuǎn)變溫度大約為58.9℃,與Pb I2的55.9℃非常接近,而分解溫度大約在117℃。Sprio-OMe TAD與Cu I的有機/無機雙空穴傳輸層結(jié)構(gòu)可以和Al電極形成歐姆接觸,并降低平面鈣鈦礦太陽電池的制備成本。(3)采用溶液旋涂法制備了銅鋅錫硫薄膜,分析了不同前驅(qū)物濃度配比對銅鋅錫硫薄膜質(zhì)量的影響,研究發(fā)現(xiàn)Zn/Sn=1.2或1.3,Cu/(Zn+Sn)=0.8或0.9摩爾配比條件下制備出的銅鋅錫硫薄膜的質(zhì)量較好。
【圖文】：

1 緒論第一次采用兩步沉積法制備出的鈣鈦礦薄膜太陽電池的效率后 Snaith 小組采用共蒸發(fā)的方法制備出了一種全新的平面異質(zhì)結(jié)達(dá)到了 15.4%。同年，低溫鈣鈦礦型和柔性鈣鈦礦太陽電池也取。通過發(fā)展致密層低溫制備技術(shù)以及開發(fā)新型的電子收集材料陽電池的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了 15.9%。用 ZnO 納米顆粒作電子輸運太陽電池的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了 10.2%。2014 年，，鈣鈦礦太陽電池一個前所未有的高度[14]。韓國 KRICT 研究所在上半年已經(jīng)將鈣化效率提升到了 17.9%。Yang 等通過修飾 TiO2層，使得鈣鈦礦效率提高到了 19.3%�，F(xiàn)在鈣鈦礦太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率有究所制備得出，通過認(rèn)證的最高效率為 20.1%。

1 緒論間方向上延伸，形成網(wǎng)絡(luò)狀的框架結(jié)構(gòu)，簡稱鹵鉛銨[16]。鈣鈦礦以俄國礦物學(xué) Perovski 的名字命名，具有與 CaTiO3相似立方晶體結(jié)構(gòu)，化學(xué)式為 ABX3。A陽離子可以被不同的陽離子替代，同樣也可以采用部分的有機物陽離子（例如3NH3+、C2H5NH3+、HC(NH2)2+）替代，從而構(gòu)成有機無機雜化材料[17]。常見金屬陽離子 B 有 Pb+、Sn+、Cu+等，X 通常為鹵族元素 Cl-、Br-、I-等。該結(jié)構(gòu)成的材料具有多重特性，例如巨磁阻效應(yīng)、壓電效應(yīng)、磁電效應(yīng)、鐵磁效應(yīng)，良好的導(dǎo)電性能確是研究太陽電池中最為看重的[18,19]。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 楊旭東;陳漢;畢恩兵;韓禮元;;高效率鈣鈦礦太陽電池發(fā)展中的關(guān)鍵問題[J];物理學(xué)報;2015年03期

2 姚鑫;丁艷麗;張曉丹;趙穎;;鈣鈦礦太陽電池綜述[J];物理學(xué)報;2015年03期

本文編號：2518817