平面型和介孔型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究.pdf

1、目前，有機(jī)鹵化鉛鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，由于其優(yōu)良的光電性能和制備低成本得到廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是光伏產(chǎn)業(yè)的“明日之星”。經(jīng)過認(rèn)證的最高效率已經(jīng)達(dá)到20.8％，而且研究勢(shì)頭異常強(qiáng)勁，發(fā)展?jié)摿艽蟆?br>　　本文采用鈣鈦礦吸收層CH3NH3PbI3(簡(jiǎn)寫為 MAPbI3)為主要原料，在空氣中，分別考察平面型和介孔型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件的制備工藝及光電性能。
　　首先考察了MAPbI3的晶體結(jié)構(gòu)及光吸收特性，利用溶液法生長(zhǎng)出四方晶系的MAPb

2、I3鈣鈦礦單晶，所得單晶的形貌完整，直徑在7 mm左右。利用紫外-可見漫反射光譜測(cè)試，并計(jì)算得到MAPbI3晶體的禁帶寬度為1.53 eV，說(shuō)明MAPbI3晶體具有較窄的能帶隙，具有很強(qiáng)的光捕獲能力。
　　進(jìn)一步考察了MAPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電性能，利用新型一步法制備了MAPbI3鈣鈦礦薄膜，通過優(yōu)化制備工藝組裝了平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件。分別考察了制備TiO2致密膜用旋涂溶液的濃度及旋涂次數(shù)、制備鈣鈦礦薄膜采用MAP

3、bI3溶液的濃度，對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及組裝電池器件的光電性能影響。采用0.1 M TiAcAc溶液通過二次旋涂工藝制備的TiO2致密層及45 wt%的MAPbI3溶液制備的鈣鈦礦薄膜組裝電池器件，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)11.34%(均值)。并結(jié)合電化學(xué)阻抗譜，暗態(tài)J-V曲線和J-V滯回現(xiàn)象測(cè)試分析，優(yōu)化的TiO2致密層和鈣鈦礦層可有效提高M(jìn)APbI3薄膜覆蓋率，減少針孔出現(xiàn)，降低載流子復(fù)合，從而提高器件的光電轉(zhuǎn)化效率。
　　釆用傳統(tǒng)兩步法和新型

4、兩步法分別制備了不同形貌的MAPbI3鈣鈦礦層，考察了MAPbI3鈣鈦礦形貌對(duì)介孔型鈣鈦礦電池器件光電性能的影響。新型兩步法的MAPbI3薄膜中晶體結(jié)晶度高、晶粒尺寸較大、排列致密有序、基底覆蓋完全，阻礙了HTM與TiO2介孔層的接觸，有效抑制電子空穴對(duì)的復(fù)合，促進(jìn)光生電子的傳輸。通過優(yōu)化TiO2介孔層的制備工藝，所得的介孔層厚度為400 nm左右時(shí)，組裝電池器件在100 mW/cm2光照下，反掃測(cè)得的最優(yōu)參數(shù)Jsc=23.85 mA/