發(fā)布時間：2020-05-01 22:53

【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)由于其優(yōu)異的性能和迅猛的發(fā)展速度,被認(rèn)為是光伏技術(shù)領(lǐng)域最重要和最具有潛力的發(fā)展之一。PSCs優(yōu)異的性能得益于其良好的載流子壽命和擴(kuò)散長度。進(jìn)一步優(yōu)化鈣鈦礦光伏器件內(nèi)的載流子轉(zhuǎn)移和傳輸可以有效地提高PSCs器件的性能。本文主要圍繞提高鈣鈦礦器件的載流子提取和傳輸、抑制載流子復(fù)合展開研究,通過制備電子遷移率更好的SnO_2薄膜、摻雜Spiro-OMeTAD提高其導(dǎo)電性和對鈣鈦礦薄膜的摻雜改性來提高器件性能,主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)相較于TiO_2,SnO_2具有更高的電子遷移率、更合適的能級結(jié)構(gòu)和可低溫制備等優(yōu)點(diǎn),是一種更優(yōu)異的電子傳輸材料(ETM)。我們通過加入適當(dāng)?shù)柠}酸調(diào)控SnCl_2在水溶液中的水解過程,在室溫下攪拌回流,低溫制備了均勻的SnO_2納米晶水溶液,繼而通過旋涂的方式在FTO表面制備SnO_2電子傳輸層(ETL)。通過優(yōu)化旋涂次數(shù),我們可以提高得到的SnO_2 ETL的薄膜質(zhì)量,使其具有更好的覆蓋度、平整度和載流子提取效率,從而加快電子的注入運(yùn)輸過程,減小界面處的電子空穴復(fù)合,從而提高基于此制備的器件的光伏性能。最終,我們在最優(yōu)制備條件下得到了19.3%的光電轉(zhuǎn)換效率。(2)我們將乙酰丙酮鋅作為添加劑引入鈣鈦礦前驅(qū)液中,Zn的引入可以有效地減小鈣鈦礦晶體內(nèi)的缺陷態(tài)密度,乙酰丙酮根與PbI_2的配位作用可以有效地影響鈣鈦礦的結(jié)晶過程,從而得到由均勻致密的鈣鈦礦晶粒組成的鈣鈦礦薄膜,并使得前驅(qū)液中過量的PbI_2傾向于分布于晶界中從而達(dá)到鈍化晶界的作用。從XRD、PL、TRPL等表征中我們可以看出,添加后的薄膜具有更好的結(jié)晶性和更小的缺陷態(tài)密度,這有利于提高鈣鈦礦薄膜內(nèi)的載流子的傳輸,減少載流子復(fù)合。得益于Zn離子和乙酰丙酮根配位的雙重作用,器件性能有了明顯改善,相比于未添加的器件,添加后的器件短路電流密度和填充因子都有明顯提高,電池性能由17.9%提高到了19.7%。(3)我們向Spiro溶液中引入三(2-氰乙基)硼酸酯作為添加劑促進(jìn)Spiro的氧化,并通過UV-vis、CV、NMR、空穴遷移率等測試,探討了其影響機(jī)理,結(jié)果表明硼酸酯的加入可以有效地促進(jìn)Spiro的氧化,器件性能的改善主要得益于添加后Spiro薄膜具有更高的空穴遷移率,而非能級結(jié)構(gòu)的改變。PL、TRPL測試表明,Spiro更高的導(dǎo)電性改善了鈣鈦礦與Spiro界面的空穴提取過程,抑制了界面處的載流子復(fù)合,電池器件性能由17.7%提高到19.5%。
【圖文】：

各類太陽能電池不同發(fā)展階段的認(rèn)證效率圖

鈣鈦礦型材料的晶體結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高西漢;鈣鈦礦結(jié)構(gòu)[J];壓電與聲光;1994年04期

2 張曉楠;鄭官豪杰;蘇圳煌;韓玉潔;楊迎國;高興宇;;大氣環(huán)境中溶劑添加劑對制備鈣鈦礦薄膜的影響[J];核技術(shù);2018年05期

3 祝遠(yuǎn)民;劉銳銳;詹倩;;畸變鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶體定向轉(zhuǎn)換方法與應(yīng)用[J];人工晶體學(xué)報(bào);2014年05期

4 王琳;張敬波;;二維鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系研究[J];現(xiàn)代鹽化工;2018年02期

5 薄樹峰;孔晟宇;王利利;;鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型的功能材料的結(jié)構(gòu)單元和結(jié)構(gòu)演變[J];科技風(fēng);2017年15期

6 羅童;薛菜平;張春梅;何星輝;周芳;王東棟;;鈣鈦礦太陽電池活性薄膜層的穩(wěn)定性研究[J];北京印刷學(xué)院學(xué)報(bào);2017年08期

7 沈耀國;范寶殿;;鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料的制備方法研究[J];化工時刊;2008年11期

8 黃麗娜;曲炳郡;劉理天;;鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物電脈沖誘發(fā)可逆變阻機(jī)理的研究進(jìn)展[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2007年06期

9 楊雯;陸海鵬;;鈣鈦礦類單相多鐵材料的研究現(xiàn)狀[J];科技資訊;2018年11期

10 韋慧;湯洋;尤暉;;制備方法對鈣鈦礦薄膜結(jié)構(gòu)及形貌的影響[J];化工進(jìn)展;2018年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉丹;周和平;;熔鹽法制備具有各相異性形狀的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)種晶[A];第十三屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2004年

2 姜源植;徐鴻宇;袁明鑒;陳軍;;高效準(zhǔn)二維鈣鈦礦太陽能電池[A];第六屆新型太陽能電池材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2019年

3 李志鵬;范穎平;劉冉冉;邵志鵬;逄淑平;;鈣鈦礦薄膜的鈍化[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會摘要集（鈣鈦礦太陽能電池篇）[C];2018年

4 陳勇;馬飛;牟篩強(qiáng);;鎘摻雜對無甲胺鈣鈦礦太陽能的效率和穩(wěn)定性的影響[A];第六屆新型太陽能電池材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2019年

5 張茜;張聞;姚葉鋒;;鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中內(nèi)嵌小分子的運(yùn)動與材料介電轉(zhuǎn)變的固體核磁共振研究[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第六分會：金屬有機(jī)框架化學(xué)[C];2016年

6 童鵬;孫玉平;;錳基反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)功能材料研究進(jìn)展[A];2012中國功能新材料學(xué)術(shù)論壇暨第三屆全國電磁材料及器件學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

7 程方聞;吳炳輝;鄭南峰;;新型二維鈣鈦礦材料在光伏器件中的應(yīng)用[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會摘要集（鈣鈦礦太陽能電池篇）[C];2018年

8 張京;陸超杰;侯大剛;陳人杰;曾昭兵;胡子陽;諸躍進(jìn);;功能性摻雜對有機(jī)無機(jī)鈣鈦礦以及全無機(jī)鈣鈦礦性能的影響[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會摘要集（鈣鈦礦太陽能電池篇）[C];2018年

9 黃曉鋒;吳炳輝;鄭南峰;;有機(jī)酸胺調(diào)控的TiO_2/鈣鈦礦界面提高電池的效率和穩(wěn)定性[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會摘要集（鈣鈦礦太陽能電池篇）[C];2018年

10 劉準(zhǔn);張立軍;;四元層狀鉍、銻鹵化物鈣鈦礦光電材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];第五屆新型太陽能電池學(xué)術(shù)研討會摘要集（鈣鈦礦太陽能電池篇）[C];2018年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 記者 張夢然;科學(xué)家首次對地幔條件下的鈣鈦礦進(jìn)行測量[N];科技日報(bào);2019年

2 趙熙熙;鈣鈦礦LED有望徹底革新照明與顯示[N];中國科學(xué)報(bào);2019年

3 黃慶;科學(xué)需交流[N];光明日報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 吳恒;多鐵性(雙)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物的性能調(diào)控及微結(jié)構(gòu)研究[D];南京大學(xué);2019年

2 張鵬;基于氧化鋅的鈣鈦礦電池制備與器件性能研究[D];電子科技大學(xué);2019年

3 常俊麗;密度泛函理論對有機(jī)—無機(jī)雜化鈣鈦礦帶隙調(diào)控及光學(xué)性能的研究[D];西南大學(xué);2019年

4 王西陽;鈣鈦礦鈷氧化物的表界面電子態(tài)調(diào)控及催化性能研究[D];吉林大學(xué);2019年

5 馮江山;柔性鈣鈦礦電池中結(jié)晶及電荷傳輸層優(yōu)化研究[D];陜西師范大學(xué);2018年

6 黃新;鈣鈦礦電池光功能層的形貌調(diào)控[D];北京交通大學(xué);2019年

7 王娟紅;溶液加工鈣鈦礦發(fā)光二極管界面調(diào)控及相關(guān)研究[D];華南理工大學(xué);2019年

8 滕強(qiáng);鹵化物鈣鈦礦材料電子和缺陷性質(zhì)的第一性原理研究[D];華南理工大學(xué);2019年

9 劉梅月;窄帶隙鈣鈦礦太陽電池的薄膜形貌控制和界面調(diào)控研究[D];華南理工大學(xué);2019年

10 衛(wèi)東;鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張旭;應(yīng)用于高功率單色光轉(zhuǎn)換的鈣鈦礦電池器件研究[D];中國工程物理研究院;2019年

2 張?jiān)?高性能鈣鈦礦光電器件的研究[D];西南大學(xué);2019年

3 張贏;新型GdBaFe_2O_(5+δ)基雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固體氧化物燃料電池電極材料的性能[D];吉林大學(xué);2019年

4 向金茅;有機(jī)-無機(jī)層狀鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)及光電性能的模擬計(jì)算[D];華北電力大學(xué);2019年

5 高瞻;基于聚合物材料界面修飾的鈣鈦礦發(fā)光器件的研究[D];電子科技大學(xué);2019年

6 李艷芳;二維鈣鈦礦材料的合成及光學(xué)特性研究[D];電子科技大學(xué);2019年

7 張洪斌;雜環(huán)化合物對鈣鈦礦薄膜生長調(diào)控及缺陷鈍化研究[D];電子科技大學(xué);2019年

8 賴暉;鈣鈦礦太陽能電池界面修飾及成分調(diào)控研究[D];華中科技大學(xué);2019年

9 向思衡;具有能帶梯度的鈣鈦礦太陽能電池的研究[D];電子科技大學(xué);2019年

10 楊蕊菡;單基團(tuán)鈣鈦礦穩(wěn)定性優(yōu)化及太陽能電池應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2019年

，

本文編號：2647153