NiO作為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽能電池的制備及其性能研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的加重以及嚴(yán)重的環(huán)境污染，而太陽能本身因具有無窮無盡且非常清潔的特點(diǎn)，受到了人們極大的關(guān)注。太陽能電池是利用太陽能的一種非常重要的方式，而鈣鈦礦太陽能電池則是其中的焦點(diǎn)。它的性能發(fā)展得十分迅速，其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)從最初報道的3.8％已經(jīng)提高到如今的22.1%。本論文將溶液法制備的NiO層應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池當(dāng)中，從研究影響鈣鈦礦電池效率和質(zhì)量提高的關(guān)鍵問題出發(fā)，深入全面地開展了對薄膜及相關(guān)電池性能的研究。本文主要的研究內(nèi)容

2、和結(jié)果如下：
　　通過溶液-高溫煅燒法制備獲得了高透光率、高質(zhì)量的NiO薄膜，并通過旋涂、蒸鍍等工藝來制備了以FTO或者ITO導(dǎo)電玻璃作為陽極、NiO作為空穴傳輸材料、CH3NH3PbI3作為鈣鈦礦光吸收層、PCBM或者C60作為電子傳輸材料以及金屬Ag作為陰極的鈣鈦礦太陽能電池，然后,我們采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、紫外分光光度計、阻抗測試儀、量子效率測試系統(tǒng)以及J-V曲線測試系統(tǒng)等手段對電池性能進(jìn)行了

3、全面的研究及分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)，ITO/NiO/CH3NH3PbI3/PCBM/Ag的鈣鈦礦太陽能電池的各膜層之間的界面接觸十分良好，十分有利于該平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)電池性能的提高。其中NiO薄膜具有良好的透光性，使得鈣鈦礦可以充分吸收入射光，并且電池對光的有效吸收波長范圍為300到800nm之間，與文獻(xiàn)中的報道相一致。同時,我們通過一系列電池研究發(fā)現(xiàn)，制備NiO薄膜的最合適的前驅(qū)體溶液濃度為0.05mol/L、最佳燒結(jié)溫度為500℃。

4、此外，所獲得的該類型的電池的最高效率為14.62%，并且其正反掃的J-V曲線基本重合，沒有出現(xiàn)光電流回滯現(xiàn)象。
　　將通過旋涂、蒸鍍等工藝制備的FTO/NiO/CH3NH3PbI3/PCBM/Ag鈣鈦礦太陽能電池與ITO玻璃基底制備的電池進(jìn)行性能對比，我們發(fā)現(xiàn)前者電池整體性能要高于后者電池，尤其是填充因子差距較大，這要?dú)w因于高溫煅燒后，F(xiàn)TO膜的方阻遠(yuǎn)小于ITO膜，從而相對的提高了電池的填充因子。同時，還可以發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低電子傳輸

5、材料溶液的旋涂轉(zhuǎn)速，可以較大幅度地提高鈣鈦礦太陽能電池的填充因子。此外，所制備的FTO玻璃基底的鈣鈦礦太陽能電池的最高轉(zhuǎn)換效率為16.91%。
　　通過將PCBM和C60這兩種電子傳輸材料制備的鈣鈦礦太陽能電池進(jìn)行性能對比，可以發(fā)現(xiàn)，以PCBM作為電子傳輸材料的電池的整體性能要高于以C60作為電子傳輸材料的電池，這應(yīng)是沉積的C60薄膜的質(zhì)量不高造成的，此外，由于以PCBM作為電子傳輸材料的電池的阻抗高于以C60作為電子傳輸材料的電