溶液法制備P-I-N型鈣鈦礦太陽能電池的研究.pdf

1、近數(shù)十年來，全球人口迅速增長(zhǎng)，工業(yè)發(fā)展越來越快，隨之伴隨的能源消耗越來越大，為了長(zhǎng)期可持續(xù)的發(fā)展，人們對(duì)可再生能源的需求就越來越強(qiáng)烈。后來，基于ABX3(A=CH3NH3，B=Pb，Sn，and X=Cl，Br，I)結(jié)構(gòu)的有機(jī)鈣鈦礦，因?yàn)槠渫怀龅膬?yōu)點(diǎn)（1光捕獲率很高。2主要原料便宜，儲(chǔ)存充足。3可以由低溫旋涂技術(shù)加工。4光吸收后，產(chǎn)生電子容易，能量損耗低等）逐漸吸引了人們的注意并得以迅速的發(fā)展。盡管如此，鈣鈦礦太陽能電池因?yàn)槠鋵?duì)氧氣和濕

2、度很敏感，晶體結(jié)構(gòu)易發(fā)生改變等原因，使得對(duì)鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出了更高的要求。
　　本文針對(duì)上述問題，主要研究了鈣鈦礦太陽能電池的溶液體系，電荷傳輸層的制備等方面對(duì)鈣鈦礦太陽能電池效率的影響，具體的工作如下:
　　(1)改善鈣鈦礦薄膜的表面形貌是提高器件PCE的主要途徑，文獻(xiàn)中通常采用在前驅(qū)體溶液中加入固體添加劑的手段實(shí)現(xiàn)，如CH3NH3Cl、NH4Cl等。我們發(fā)現(xiàn)基于Pbl2的兩步法制備鈣鈦礦太陽能電池，

3、在鈣鈦礦前驅(qū)液中加入適量的PbCl2，同樣可達(dá)到改善效率的目的，隨著PbCl2的量的增多，器件的效率得到了顯著的提高，通過對(duì)不同比例的PbCl2∶Pbl2進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)最優(yōu)化的比例關(guān)系是PbCl2∶Pbl2=1∶1（摩爾比），效率達(dá)到了9.5％。
　　(2) GBL和DMSO混合溶劑的應(yīng)用。在制備鈣鈦礦太陽能電池的過程當(dāng)中溶劑對(duì)于鈣鈦礦層的形成和形貌控制騎著至關(guān)重要的作用。鑒于DMSO和PbI2有較強(qiáng)的相互作用，在基于MAPb

4、I3的一步旋涂法制備鈣鈦礦電池的過程中，通過將DMSO和GBL以一定的比例混合，最終發(fā)現(xiàn)DMSO對(duì)鈣鈦礦層形貌的改善有很大幫助。
　　(3)不同退火溫度的嘗試。關(guān)于鈣鈦礦太陽能電池的研究，之前文獻(xiàn)中基本上都是采用兩步旋涂法，分別將鹵化鉛和甲基碘化氨溶液旋涂在電荷傳輸層上退火加熱，從而形成鈣鈦礦層。但是一步旋涂法的出現(xiàn)不僅大大的簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過程，還因?yàn)殁}鈦礦的反應(yīng)物質(zhì)在前驅(qū)液中充分混合，從而使得鈣鈦礦層的成膜更加完整，最大限度的控制了