基于鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的電子傳輸層的光電性能研究.pdf

1、目前，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速，其光電轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)的染料敏化太陽(yáng)能電池要高許多，而且具有較大提升的空間。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的核心部分分別為鈣鈦礦吸收層及電子傳輸層，二者直接影響著整個(gè)電池器件的光電轉(zhuǎn)換性能。本文針對(duì)鈣鈦礦吸收層CH3NH3PbI3薄膜，分別考察TiO2納米粒薄膜、ZnO納米棒薄膜和石墨烯/TiO2納米棒復(fù)合薄膜作為電子傳輸層的制備工藝及組裝電池器件的光電性能。
　　采用水熱法分別合成了TiO2納米粒、ZnO納米棒和

2、TiO2納米棒，通過(guò)XRD、SEM、TEM等測(cè)試方法表征了所得粉體的微觀結(jié)構(gòu)。水熱溫度230℃合成了銳鈦礦TiO2納米顆粒結(jié)晶程度較完整，粒徑20 nm左右，且粒徑分布均勻。水熱溫度180℃合成的六方纖鋅礦ZnO納米棒直徑大約為60 nm，長(zhǎng)度為幾百納米至幾微米的范圍。水熱溫度180℃的合成的銳鈦礦TiO2納米棒生長(zhǎng)良好，TiO2納米棒的直徑為20 nm左右，長(zhǎng)度在200~300 nm之間。
　　采用TiO2納米粒薄膜作為電池的電

3、子傳輸層，通過(guò)鈣鈦礦吸收層CH3NH3PbI3薄膜的工藝優(yōu)化，分別考察了PbI2溶液旋涂轉(zhuǎn)速、CH3NH3I溶液濃度及浸漬時(shí)間、以及 CH3NH3PbI3薄膜退火溫度及時(shí)間等方面對(duì)組裝器件的光電性能影響。采用PbI2溶液的旋涂轉(zhuǎn)速為3000 r/min，CH3NH3I溶液的濃度為0.01 g/mL，PbI2薄膜在CH3NH3I溶液中的浸漬時(shí)間為20 s，退火溫度為70℃，退火時(shí)間為25 min組裝電池器件的光電性能較好，在模擬太陽(yáng)光強(qiáng)度

4、為100 mW/cm2下，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)7.83％。
　　采用優(yōu)化的CH3NH3PbI3薄膜，進(jìn)一步采用ZnO納米棒薄膜和石墨烯/TiO2納米棒復(fù)合薄膜分別作為電子傳輸層組裝太陽(yáng)能電池，分別考察吸光性能、光電轉(zhuǎn)換效率和電池器件的穩(wěn)定性。在模擬太陽(yáng)光強(qiáng)度為100 mW/cm2下，摻入3%的石墨烯的石墨烯/TiO2納米棒復(fù)合薄膜作為電子傳輸層制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率最高，為7.94%。經(jīng)過(guò)十天的穩(wěn)定測(cè)試分析，光電轉(zhuǎn)化效率從7