二氧化鈦多晶膜基平板異質(zhì)結(jié)雜化太陽電池結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)納米結(jié)構(gòu)致密膜，原材料來源廣泛，合成制備方法簡單，對光、熱穩(wěn)定性好，是作為常用的太陽電池電子受體和傳輸材料。本文主要以雜化鈣鈦礦和Sb2S3為光吸收材料，開展了TiO2多晶膜基表面塊體光吸收材料薄膜的溶液加工法原位控制性生長和相關(guān)太陽電池性能的研究。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)TiO2納米薄膜表面CH3NH3PbI3塊體薄膜的制備及其太陽電池性能研究。由低溫(＜80℃)兩步法，在TiO2納米結(jié)構(gòu)致密膜

2、表面制備了高質(zhì)量的CH3NH3PbI3塊體薄膜;深入研究了PbI2基膜結(jié)晶對CH3NH3PbI3塊體薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響機制及CH3NH3PbI3薄膜結(jié)構(gòu)與太陽電池性能的相關(guān)性。結(jié)果表明，較好結(jié)晶狀態(tài)的PbI2基膜有利于形成大顆粒和高結(jié)晶度的CH3NH3PbI3薄膜并獲得更高效和更穩(wěn)定的電池器件。發(fā)現(xiàn)PbI2基膜的結(jié)晶狀態(tài)對CH3NH3PbI3晶體生長的影響，主要體現(xiàn)在控制旋涂過程中PbI2的(001)晶面向鈣鈦礦的(002)晶面轉(zhuǎn)換，

3、該轉(zhuǎn)變決定了CH3NH3PbI3的形貌和缺陷種類;由較好結(jié)晶狀態(tài)的PbI2基膜得到的鈣鈦礦電池中，較高的光電流產(chǎn)生性能主要源于鈣鈦礦中較高結(jié)晶度所致高空穴移率率，而較高的Voc源于鈣鈦礦中較低的空位缺陷濃度。
　　(2)TiO2納米薄膜表面Sb2S3塊體薄膜的制備及其太陽電池性能研究。利用溶液加工技術(shù)，在致密的TiO2多晶納米薄膜表面原位生長出大面積由無規(guī)取向的大塊Sb2S3單晶長方體組成的致密單層薄膜，得到TiO2/Sb2S3平

4、板異質(zhì)結(jié);深入研究了大塊Sb2S3單晶長方體的形成特點，為多晶薄膜表面生長單晶塊體提出了一種取向競爭外延成核/生長機理。利用多元復合有機空穴傳輸材料，制備了基于TiO2/Sb2S3平板異質(zhì)結(jié)的新型太陽電池器件，電池具有300-900nm范圍的寬光譜響應(yīng)能力，在標準光照條件下(AM1.5，100mW/cm2)電池效率達到4.70％;闡明了電池中各材料組分的作用原理，并揭示了電池開路電壓由TiO2中的光生電子和Sb2S3中的光生空穴之間準費