鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層與光敏層的優(yōu)化研究.pdf

1、有機/無機雜化鈣鈦礦型材料碘鉛甲胺(CH3NH3PbI3，MAPbI3)，因其具有合適的能帶結(jié)構(gòu)及低廉的制造成本，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。使用碘鉛甲胺作為光敏層的光伏電池，光電效率已經(jīng)由2009年的3.8％，提升至了17.9％。介孔鈣鈦礦電池是最為常見的鈣鈦礦電池類型，其介孔層是分離和輸運光生電子的重要結(jié)構(gòu)，也為光敏層提供附著界面，在碘鉛甲胺結(jié)晶時引導(dǎo)晶體生長。本研究致力于改變介孔層的形貌，通過制作人工孔洞的形式，增強其與光敏層的附著率

2、，使碘鉛甲胺在結(jié)晶時形成更良好的形貌。增加光生電子擴散的通道，減少電子-空穴對的復(fù)合幾率，使短路電流上升，最終提高器件效率。
　　本文在自制的納米二氧化鈦漿料中通過CTAB摻雜減少了漿料中的結(jié)塊團聚現(xiàn)象，并使用了一種新的方法在漿料中分別添加碳納米管和碳黑，通過高溫?zé)崽幚硎蛊鋸娭迫紵?，在介孔層表面制作人工孔洞。FESEM測試表明，不同摻雜材料形成的人工孔洞結(jié)構(gòu)不同。電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)未摻雜、碳納米管摻雜及炭黑摻雜的器件效率分別是3.18

3、％、3.71％和4.11％。結(jié)果說明由碳黑制造人工孔洞的器件效率最高。炭黑的摻雜比例優(yōu)化實驗表明，碳黑摻雜量為15wt％時，相較于其它摻雜量，器件效率最高，為4.29％，效果顯著。碘鉛甲胺前驅(qū)體溶液的濃度是一步法制備光敏層時影響其厚度的最重要因素。本文研究了在有人工孔洞的介孔層上制備光敏層所需的最佳前驅(qū)體溶液濃度，最終確定45wt％為最適合濃度，所得器件效率為4.57％。
　　通過本文的研究，說明了介孔層孔隙結(jié)構(gòu)對器件效率的重要影