基于高孔隙率介孔層及無鉛鈣鈦礦的太陽電池研究.pdf

1、近年來，鈣鈦礦太陽電池得到廣泛關(guān)注。在鈦礦太陽電池中，介孔TiO2薄膜的結(jié)構(gòu)特征，例如顆粒大小、薄膜厚度和孔隙率等都會對鈣鈦礦太陽電池的性能產(chǎn)生影響?？紫堵矢叩腡iO2薄膜可以提高鈣鈦礦在介孔中的滲透，從而增加光吸收，提高短路電流密度。同時，介孔TiO2薄膜和鈣鈦礦薄膜的界面也會影響鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率。增加介孔TiO2薄膜的比表面積和孔隙率，也能降低TiO2/鈣鈦礦界面的接觸勢壘。
　　本文在TiO2漿料中加入聚苯乙烯微

2、球，旋涂獲得TiO2薄膜，熱處理去除薄膜中的PS球，制備了高孔隙率的TiO2介孔層。通過調(diào)整TiO2漿料中PS球的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，改變TiO2介孔層孔隙率，探究介孔層孔隙率對鈣鈦礦太陽電池性能的影響。采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射、瞬態(tài)熒光等對TiO2介孔層的表面形貌及鈣鈦礦薄膜的性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明，由于TiO2介孔層孔隙率增加，PbI2更好地滲透在TiO2介孔中，CH3NH3I(MAI)與PbI2反應(yīng)更加充分，降低鈣鈦礦中PbI2的殘留

3、?？紫堵实脑黾咏档土薚iO2介孔層/CH3NH3PbI3(MAPbI3)鈣鈦礦界面的接觸電阻，減小界面的載流子復(fù)合，太陽電池的短路電流密度和填充因子顯著增加。當(dāng)TiO2漿料中聚苯乙烯微球的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0wt％時，獲得最高效率12.69％，比沒有加入聚苯乙烯微球制備的太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率增加了25％。
　　此外，MAPbX3型鈣鈦礦一個非常大的缺點(diǎn)是Pb元素有毒，未來鈣鈦礦太陽電池發(fā)展的重要方向之一是用其他無毒的元素替代Pb。MA

4、3Bi2I9因其高穩(wěn)定性引起研究者的注意?，F(xiàn)在制備MA3Bi2I9鈣鈦礦多采用一步溶液法，這種方法制備出的鈣鈦礦晶粒與晶粒之間的界限明顯，縫隙較多，鈣鈦礦薄膜表面粗糙度大，光電轉(zhuǎn)化效率較低。
　　本文采用氣相輔助溶液法獲得了晶粒尺寸大、表面粗糙度低、表面覆蓋率高的MA3Bi2I9鈣鈦礦薄膜，并組裝電池獲得了0.107％的光電轉(zhuǎn)化效率。為了進(jìn)一步優(yōu)化MA3Bi2I9鈣鈦礦電池的效率，改變BiI3溶劑，分別采用平板結(jié)構(gòu)和介孔結(jié)構(gòu)制備電