高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究.pdf

1、自2009年鈣鈦礦太陽(yáng)能電池首次被報(bào)道，之后短短幾年間其能量轉(zhuǎn)換效率急劇提升，從3.8％提升到22.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的有機(jī)光伏電池，同商業(yè)化硅太陽(yáng)能電池達(dá)到同一水平，且制備工藝簡(jiǎn)單、耗能少，顯示出巨大發(fā)展前景。本文針對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀，對(duì)鈣鈦礦材料的成分、結(jié)晶度、電子傳輸材料及其工作機(jī)理作了深入研究。
　　本文首先針對(duì)鈣鈦礦組分與薄膜性能的關(guān)系進(jìn)行了創(chuàng)新性研究。本論文研究了共蒸法制備中甲基碘化胺（MAI）和氯化鉛（Pb

2、Cl2）的含量對(duì)薄膜性能的影響。隨著前驅(qū)體含量的不同，薄膜的微觀形貌出現(xiàn)差異，并呈現(xiàn)出多樣的光學(xué)、電學(xué)性能。當(dāng)MAI含量不足時(shí)，MAI會(huì)與PbCl2反應(yīng)導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜中含有一定量碘化鉛（PbI2）。若MAI過(guò)量，薄膜的微觀形貌呈現(xiàn)多孔疏松狀，宏觀表現(xiàn)為易吸水性。其次，為了改善薄膜的結(jié)晶性，本論文研究了溶劑退火法的工作機(jī)理。采用多種溶劑氣氛，并在二甲基亞砜（DMSO）溶劑下將鈣鈦礦的晶粒尺寸從300納米提升至1微米的量級(jí)，降低了薄膜的缺陷

3、態(tài)密度，器件性能也獲得了大幅提升。再次，提出了一種應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的新型電子傳輸材料：硫化鎘。其制備工藝簡(jiǎn)單，可低溫制備，能耗小，能應(yīng)用于柔性光伏器件。同時(shí)通過(guò)對(duì)金屬硫化物的能帶分析，發(fā)現(xiàn)器件中能帶的匹配程度直接影響著界面處的電子傳輸。最后，電子傳輸材料在鈣鈦礦器件中的工作機(jī)理仍然是一個(gè)需要探索的課題。通過(guò)分析不同電子傳輸界面對(duì)器件性能的影響，提出了界面能帶彎曲的模型，通過(guò)這個(gè)模型解釋了鈣鈦礦器件中J-V曲線呈現(xiàn)S型的原因，并通過(guò)