平面型和介孔型鈣鈦礦太陽能電池研究.pdf

1、目前，有機(jī)鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池，由于其優(yōu)良的光電性能和制備低成本得到廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是光伏產(chǎn)業(yè)的“明日之星”。經(jīng)過認(rèn)證的最高效率已經(jīng)達(dá)到20.8％，而且研究勢頭異常強(qiáng)勁，發(fā)展?jié)摿艽蟆?br>　　本文采用鈣鈦礦吸收層CH3NH3PbI3(簡寫為 MAPbI3)為主要原料，在空氣中，分別考察平面型和介孔型鈣鈦礦太陽能電池器件的制備工藝及光電性能。
　　首先考察了MAPbI3的晶體結(jié)構(gòu)及光吸收特性，利用溶液法生長出四方晶系的MAPb

2、I3鈣鈦礦單晶，所得單晶的形貌完整，直徑在7 mm左右。利用紫外-可見漫反射光譜測試，并計算得到MAPbI3晶體的禁帶寬度為1.53 eV，說明MAPbI3晶體具有較窄的能帶隙，具有很強(qiáng)的光捕獲能力。
　　進(jìn)一步考察了MAPbI3鈣鈦礦太陽能電池的光電性能，利用新型一步法制備了MAPbI3鈣鈦礦薄膜，通過優(yōu)化制備工藝組裝了平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽電池器件。分別考察了制備TiO2致密膜用旋涂溶液的濃度及旋涂次數(shù)、制備鈣鈦礦薄膜采用MAP

3、bI3溶液的濃度，對薄膜結(jié)構(gòu)及組裝電池器件的光電性能影響。采用0.1 M TiAcAc溶液通過二次旋涂工藝制備的TiO2致密層及45 wt%的MAPbI3溶液制備的鈣鈦礦薄膜組裝電池器件，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)11.34%(均值)。并結(jié)合電化學(xué)阻抗譜，暗態(tài)J-V曲線和J-V滯回現(xiàn)象測試分析，優(yōu)化的TiO2致密層和鈣鈦礦層可有效提高M(jìn)APbI3薄膜覆蓋率，減少針孔出現(xiàn)，降低載流子復(fù)合，從而提高器件的光電轉(zhuǎn)化效率。
　　釆用傳統(tǒng)兩步法和新型

4、兩步法分別制備了不同形貌的MAPbI3鈣鈦礦層，考察了MAPbI3鈣鈦礦形貌對介孔型鈣鈦礦電池器件光電性能的影響。新型兩步法的MAPbI3薄膜中晶體結(jié)晶度高、晶粒尺寸較大、排列致密有序、基底覆蓋完全，阻礙了HTM與TiO2介孔層的接觸，有效抑制電子空穴對的復(fù)合，促進(jìn)光生電子的傳輸。通過優(yōu)化TiO2介孔層的制備工藝，所得的介孔層厚度為400 nm左右時，組裝電池器件在100 mW/cm2光照下，反掃測得的最優(yōu)參數(shù)Jsc=23.85 mA/