新型碳基復(fù)合材料的制備及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cells，PSCs)作為新型第三代太陽能電池，因其光電轉(zhuǎn)換效率高，制作工藝簡(jiǎn)單，原材料來源廣泛，近幾年受到了各國(guó)科研工作者們的廣泛關(guān)注。在PSCs對(duì)電極材料方面，傳統(tǒng)的鈣鈦礦太陽能電池都是采用金屬薄膜(Ag、Au和Pt)作為電極，且需添加穩(wěn)定性較差的空穴傳輸材料(HTM)。這些材料成本高昂，不符合PSCs未來面向大面積，工業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)。碳材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉、含量豐富、且擁有

2、與Au相近的費(fèi)米能級(jí)是代替HTM材料和貴金屬電極的很好選擇。本實(shí)驗(yàn)通過水熱合成的方法制備新型碳復(fù)合材料，將其作為PSCs的對(duì)電極材料進(jìn)行研究。
　　本研究首先通過水熱合成的方法制備In2.77S4材料，通過添加炭黑、導(dǎo)電碳和碳納米管制備得到In2.77S4/Cb、In2.77S4/Cc和In2.77S4/CNTs對(duì)電極材料，并應(yīng)用于PSCs進(jìn)行電池組裝。J-V測(cè)試結(jié)果表明，In2.77S4/CNTs材料的應(yīng)用效果最佳。在此基礎(chǔ)上將

3、In2.77S4與不同比例CNTs摻雜制備對(duì)電極材料，發(fā)現(xiàn)在In2.77S4與CNTs質(zhì)量比為1∶4時(shí)，PSCs取得的光電性能最優(yōu)。對(duì)比分析In2.77S4/CNTs復(fù)合材料和CNTs應(yīng)用在PSCs上的性能參數(shù)，表明基于In2.77S4/CNTs的對(duì)電極能夠有效提升電池的性能，其光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)達(dá)到5.92％。這種PSCs電池在空氣氣氛、室光和30-55％濕度下的穩(wěn)定性＞250h。其次，采用水熱合成法制備凹土/Cc復(fù)合材料，并對(duì)其

4、進(jìn)行表征分析。分別將凹土、凹土/Cc和Cc作為陰極材料，制備對(duì)電極漿料，通過簡(jiǎn)單噴涂應(yīng)用于PSCs中，J-V測(cè)試結(jié)果表明，凹土/Cc對(duì)電極材料展現(xiàn)了良好的導(dǎo)電性和催化性。制備不同質(zhì)量比的凹土/Cc復(fù)合材料應(yīng)用于PSCs，在基于凹土與Cc比例為1∶4的PCE上得到了7.17％的光電轉(zhuǎn)換效率。最后，在碳材料對(duì)電極基礎(chǔ)上，考察了兩種不同構(gòu)型(二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦(Ticac)致密層與ZrO2電子傳輸層）的PSCs的性能。J-V測(cè)試結(jié)果表明，