鈣鈦礦太陽電池界面電子轉移機理的研究.pdf

1、伴隨著傳統(tǒng)石化能源的減少，環(huán)境污染的日益嚴重，尤其是霧霾天氣已經嚴重影響到人們的日常生活，這迫切需要人們大力發(fā)展可持續(xù)的清潔能源。太陽能具有綠色、分布廣泛等優(yōu)點，是很有前景的一種新能源。
　　太陽電池具有多種類型，多種結構，其中，近幾年發(fā)展較快的就是鈣鈦礦太陽電池。鈣鈦礦太陽電池（簡稱PSCs）屬于全固態(tài)電池結構，制備工藝簡單，光電轉換效率高。性能較好的鈣鈦礦太陽電池是以CH3NH3PbX3(X=Cl，Br,I)為吸光材料，TiO

2、2為電子傳輸層，Spiro-OMeTAD為空穴傳輸層，F(xiàn)TO為光陽極，Au為對電極組成的。截至目前為止，國際認證效率已經達到22.1％，效率的飛速發(fā)展，與材料本身的特性是分不開的。鈣鈦礦材料具有較長的載流子壽命與擴散長度、較高的載流子遷移率和吸光系數(shù)，以及合適的禁帶寬度等優(yōu)點。但是材料自身的不穩(wěn)定性，并且含有重金屬元素Pb以及Au對電極的成本較高等缺點也阻礙著電池的進一步工業(yè)化。
　　關于鈣鈦礦太陽電池內部電荷轉移的機理，雖然很多

3、研究人員已經進行過一些探討，但是還是有很多不清楚的地方。本文采用納秒時間分辨的瞬態(tài)吸收光譜儀對材料內部、電池界面之間的電荷傳輸進行比較系統(tǒng)的研究，并對所得結果做了定量的分析，為進一步提高鈣鈦礦太陽電池光伏性能的表現(xiàn)提供一定的指導。
　　氯摻雜制備的鈣鈦礦材料比常規(guī)鈣鈦礦CH3NH3PbI3制備的載流子壽命要長很多，本文采用傳統(tǒng)兩步法制備的CH3NH3PbI3材料直接電荷復合壽命為38 ns，氯摻雜制備的鈣鈦礦材料復合壽命為110n

4、s，說明后者的擴散長度要遠遠長于前者。通過納秒量級的瞬態(tài)吸收測量，并采用雙指數(shù)擬合，對瞬態(tài)吸收的兩個動力學衰減過程分別進行了解釋:占大部分比例的快過程為材料內部直接復合;小比例的慢過程為間接復合。通過改變制備工藝，例如:氣體協(xié)助或者溶劑協(xié)助可以提高CH3NH3PbI3的成膜質量，盡可能的減少晶體內部缺陷，延長載流子的壽命。
　　鈣鈦礦電池同樣存在界面復合問題，在電池內部，相鄰界面之間的復合時間較短（TiO2|CH3NH3PbI3和