钙钛矿太阳能电池制备技术研究

【摘要】：最近,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池成为光伏电池研究领域的一颗新星,经过不到五年的时间,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.9%跃升至19.3%完成了其他种类太阳能电池几十年才能完成的飞跃。我在钙钛矿太阳能电池的基础制备条件和阴极修饰方面做了一些工作,总结在这篇论文中。我们选取主流的钙钛矿材料MAPb I3作为活性层材料,选取平面异质结结构ITO/poly(3,4-ethylenedioxy-thiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS,40nm)/CH3NH3Pb I3(MAPb I3)/[6,6]-phenyl-C61-butyricacid methyl ester(PCBM 20 nm)/argentum(Ag,120 nm)作为基础电池结构,研究了不同转速和不同的退火时间处理的MAPb I3层对于钙钛矿太阳能电池性能的影响,得到了9.93%的光电转换效率。实验中发现PCBM层在钙钛矿层上的附着并不良好,很大程度上影响了电极的平整度与电极和其他界面的接触,很大程度上降低了电池的填充因子与电子传输效率。因此我们引入了三种不同的材料:Li F、BCP、Bphen作为阴极缓冲层来修饰Ag电极,以期达到更好的电池性能。实验发现当阴极缓冲层为BCP时得到了最高的光电转换效率13.11%。另外,本文还对钙钛矿电池与有机小分子太阳能电池的串联结构进行了尝试,介绍了串联电池的优缺点,制备出了初步的串联电池器件,并在此基础上进行了并联构想和电池结构设计。 【关键词】：钙钛矿太阳能电池 MAPbI_3 阴极缓冲层 串联电池 并联电池
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 钙钛矿太阳能电池的发展历史11-12
• 1.3 钙钛矿太阳能电池结构与基本工作原理12-19
• 1.3.1 钙钛矿材料的晶体结构12-13
• 1.3.2 介观-超级结构钙钛矿太阳能电池13-17
• 1.3.3 平面异质结钙钛矿太阳能电池17-19
• 1.4 钙钛矿太阳能电池性能参数19-21
• 1.5 钙钛矿太阳能电池性能优化与论文思路21-23
• 第2章 钙钛矿太阳能电池制备条件研究23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 不同旋涂速率对钙钛矿电池性能的影响23-30
• 2.2.1 实验介绍23-24
• 2.2.2 器件制备24-25
• 2.2.3 器件性能检测25
• 2.2.4 实验结果与分析25-30
• 2.3 不同退火温度对器件性能的影响30-34
• 2.3.1 实验介绍30
• 2.3.2 器件制备30
• 2.3.3 器件性能分析30-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 阴极缓冲层对钙钛矿太阳能电池的影响35-40
• 3.1 引言35
• 3.2 实验介绍35-36
• 3.3 实验结果分析36-38
• 3.3.1 添加不同阴极缓冲层电池的性能参数36-37
• 3.3.2 添加不同阴极缓冲层的钙钛矿太阳能电池的暗电流曲线与外量子效率曲线37-38
• 3.4 实验结论38-40
• 第4章 钙钛矿与有机小分子材料太阳能电池的级联构想40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 串联结构钙钛矿与有机小分子材料太阳能电池40-44
• 4.2.1 材料介绍40-41
• 4.2.2 电池结构介绍41-43
• 4.2.3 电池性能分析43-44
• 4.3 并联电池构想44-46
• 第5章 全文总结46-47
• 参考文献47-54
• 致谢54-55
• 攻读学位期间取得的科研成果55

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