基于TiO2納米棒陣列的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備和性能優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因?yàn)槠渲苽浜?jiǎn)單、原料易得、成本低廉和高效率等優(yōu)點(diǎn)受到了研究者的極大關(guān)注并得到快速發(fā)展，光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)從2009年的3.8％快速增長(zhǎng)到2016年的22.1％。高度取向的TiO2納米棒陣列擁有良好的電子傳輸性能，是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的優(yōu)秀電子傳輸材料，但已發(fā)表的基于TiO2納米棒陣列的鈣鈦礦電池效率不高，小于14％。
　　本文探討了基于TiO2納米棒陣列的高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備。文章首先以鈦酸四丁酯

2、(TBOT)為前驅(qū)體，在丁酮-鹽酸(HCl)體系中加入有機(jī)酸，進(jìn)行水熱反應(yīng)制備得到金紅石型單晶TiO2納米棒陣列薄膜，探究了前驅(qū)體濃度，反應(yīng)時(shí)間和有機(jī)酸種類對(duì)TiO2納米棒高度，直徑，密度和孔隙空間分?jǐn)?shù)(Void Space Fraction，VSF)的影響。其次，文章用溶劑工程法制備CH3NH3PbI3薄膜，探究了甲苯用量對(duì)CH3NH3PbI3薄膜性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)使用200μl甲苯能夠得到均勻致密且晶粒尺寸大的CH3NH3PbI3

3、薄膜。
　　本文在TiO2納米棒陣列研究和鈣鈦礦薄膜研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備和探討。研究結(jié)果表明，TiO2與CH3NH3PbI3以及空穴傳輸材料形成了PIN結(jié)構(gòu)，這對(duì)提高電池效率有關(guān)鍵性作用。另外，文章通過(guò)改進(jìn)致密層工藝，紫外臭氧(UVO)處理，調(diào)節(jié)TiO2納米棒的VSF和摻雜來(lái)優(yōu)化電池性能。研究證明UVO處理能夠減小載流子復(fù)合和界面處的電荷累積，合適的VSF能夠通過(guò)優(yōu)化TiO2/CH3NH3PbI3界面有效提高