碳基鈣鈦礦太陽能電池的制備與界面研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池從2009年發(fā)展至今，其光電轉(zhuǎn)化效率從3.8％提高至21.1%，幾乎可以和單晶硅的光電轉(zhuǎn)化效率（25.6%）相媲美。但存在的一些問題限制其大規(guī)模的生產(chǎn)及應用，譬如通常需要昂貴的有機半導體材料作為空穴傳輸層，和蒸鍍一層貴金屬（Au或Ag）作為背電極，并且鈣鈦礦吸光層不穩(wěn)定。常規(guī)方法制備的鈣鈦礦太陽能電池材料成本高，對設(shè)備要求也很高。因而，降低鈣鈦礦太陽能電池的制備成本，提高電池的穩(wěn)定性，是目前急需解決的技術(shù)難題。
　

2、　碳材料具有種類豐富、導電性好、成本低及易操作等優(yōu)點，其中疏水性碳電極材料是優(yōu)良的金屬電極替代材料。本論文嘗試了兩種不同結(jié)構(gòu)及組成的碳電極材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用，從以下幾個方面進行了研究：
　　（1）摸索基于多孔碳基背電極鈣鈦礦太陽能電池制備工藝。發(fā)現(xiàn)在FTO/c-TiO2/m-TiO2/m-ZrO/m-C異質(zhì)結(jié)薄膜基底上，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液對基底的浸潤性直接影響著前驅(qū)體溶液在基底內(nèi)部的擴散，決定了溶液是否能夠到達m-TiO

3、2層以形成良好的m-TiO2:CH3NH3PbI3的P-N互穿型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
　　為提高鈣鈦礦前驅(qū)體溶液對基底的浸潤性，嘗試采用多種溶劑對基底進行前處理，通過J-V曲線的測試發(fā)現(xiàn)DMF溶液前處理后可降低多孔層對鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的表面張力。此外，除了改變基底的浸潤性，基底中每層功能性薄膜的厚度及退火溫度也對電池光電轉(zhuǎn)化性能有很大影響。
　?。?）摸索基于自支撐碳基背電極鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝。電池結(jié)構(gòu)為FTO/c-TiO2/

4、m-TiO2/CH3NH3PbI3/f-C，采用快速結(jié)晶法制備鈣鈦礦吸光層，發(fā)現(xiàn)氯苯的滴加時間對鈣鈦礦薄膜的成膜質(zhì)量至關(guān)重要，滴加過早吸光膜易呈放射狀，滴加過晚對 CH3NH3PbI3晶體的析出幾乎無影響。此外，鈣鈦礦層的退火溫度也是重要影響因素，通過 SEM和XRD的表征可以看出它在很大程度上影響 CH3NH3PbI3的晶化度以及晶體顆粒的尺寸。
　　對于自支撐碳膜，選擇了成膜后電阻小、導電性好，且具有一定柔韌性的碳漿制備自支撐