溶液法制備P-I-N型鈣鈦礦太陽能電池的研究.pdf

1、近數(shù)十年來，全球人口迅速增長，工業(yè)發(fā)展越來越快，隨之伴隨的能源消耗越來越大，為了長期可持續(xù)的發(fā)展，人們對可再生能源的需求就越來越強烈。后來，基于ABX3(A=CH3NH3，B=Pb，Sn，and X=Cl，Br，I)結(jié)構(gòu)的有機鈣鈦礦，因為其突出的優(yōu)點（1光捕獲率很高。2主要原料便宜，儲存充足。3可以由低溫旋涂技術(shù)加工。4光吸收后，產(chǎn)生電子容易，能量損耗低等）逐漸吸引了人們的注意并得以迅速的發(fā)展。盡管如此，鈣鈦礦太陽能電池因為其對氧氣和濕

2、度很敏感，晶體結(jié)構(gòu)易發(fā)生改變等原因，使得對鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出了更高的要求。
　　本文針對上述問題，主要研究了鈣鈦礦太陽能電池的溶液體系，電荷傳輸層的制備等方面對鈣鈦礦太陽能電池效率的影響，具體的工作如下:
　　(1)改善鈣鈦礦薄膜的表面形貌是提高器件PCE的主要途徑，文獻中通常采用在前驅(qū)體溶液中加入固體添加劑的手段實現(xiàn)，如CH3NH3Cl、NH4Cl等。我們發(fā)現(xiàn)基于Pbl2的兩步法制備鈣鈦礦太陽能電池，

3、在鈣鈦礦前驅(qū)液中加入適量的PbCl2，同樣可達到改善效率的目的，隨著PbCl2的量的增多，器件的效率得到了顯著的提高，通過對不同比例的PbCl2∶Pbl2進行研究，最終發(fā)現(xiàn)最優(yōu)化的比例關(guān)系是PbCl2∶Pbl2=1∶1（摩爾比），效率達到了9.5％。
　　(2) GBL和DMSO混合溶劑的應(yīng)用。在制備鈣鈦礦太陽能電池的過程當中溶劑對于鈣鈦礦層的形成和形貌控制騎著至關(guān)重要的作用。鑒于DMSO和PbI2有較強的相互作用，在基于MAPb

4、I3的一步旋涂法制備鈣鈦礦電池的過程中，通過將DMSO和GBL以一定的比例混合，最終發(fā)現(xiàn)DMSO對鈣鈦礦層形貌的改善有很大幫助。
　　(3)不同退火溫度的嘗試。關(guān)于鈣鈦礦太陽能電池的研究，之前文獻中基本上都是采用兩步旋涂法，分別將鹵化鉛和甲基碘化氨溶液旋涂在電荷傳輸層上退火加熱，從而形成鈣鈦礦層。但是一步旋涂法的出現(xiàn)不僅大大的簡化了實驗過程，還因為鈣鈦礦的反應(yīng)物質(zhì)在前驅(qū)液中充分混合，從而使得鈣鈦礦層的成膜更加完整，最大限度的控制了