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1、有機(jī)鹵化物鈣鈦礦CH3NH3PbX3(X=Br、I、Cl)是一種具有高吸收系數(shù)的直接半導(dǎo)體材料,使其成為具有很大發(fā)展前景的太陽(yáng)能電池的吸光裝置,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備工藝簡(jiǎn)單、操作方便、效率高,具有很大的應(yīng)用價(jià)值。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中除了吸光材料會(huì)影響其性能,電子傳輸層也極大地影響電池性能。氧化鋅(ZnO)材料因?yàn)槠潆娮觽鬏斈芰?qiáng),使其成為代替TiO2作為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池電子傳輸層的最佳選擇。本文分別討論了不同的ZnO納米結(jié)構(gòu)以及不同的鈣鈦
2、礦光吸收層對(duì)電池性能的影響,研究其制備方法對(duì)薄膜成膜質(zhì)量的影響和對(duì)電池的影響規(guī)律,最終制備了性能最優(yōu)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴研究了溶液法制備的ZnO納米顆粒,低溫水熱法制備的ZnO納米棒(ZnO NRs),將這兩種結(jié)構(gòu)作為電子傳輸層對(duì)電池性能的影響。結(jié)果如下:溶液法制備的ZnO納米顆粒薄膜致密性較差,電池結(jié)構(gòu)仍需優(yōu)化,最優(yōu)的電池效率僅為1.23%。水熱法制備的ZnO NRs垂直生長(zhǎng)于襯底上,光吸收面積比Zn
3、O納米顆粒薄膜大,電子沿直線傳輸,鈣鈦礦薄膜形貌均勻覆蓋率高,電池性能相比較ZnO納米顆粒更高,效率達(dá)到6.63%。通過(guò)研究不同ZnO NRs的長(zhǎng)度對(duì)電池性能的影響規(guī)律,選擇最佳的ZnO NRs制備工藝作為電池的電子傳輸層。⑵采用兩步旋涂法制備鈣鈦礦光吸收層。首先研究了PbI2的旋涂轉(zhuǎn)速和PbI2的溶劑對(duì)PbI2薄膜、鈣鈦礦薄膜和電池性能的影響;其次研究了碘甲胺的旋涂轉(zhuǎn)速對(duì)鈣鈦礦薄膜以及電池性能的影響。結(jié)果如下:適當(dāng)?shù)?PbI2旋涂轉(zhuǎn)速
4、能提高PbI2薄膜的結(jié)晶性、致密性、均勻性以及覆蓋率從而提高鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶性、致密均勻性以及覆蓋率。PbI2溶于二甲基甲酰胺(DMF)中制備的鈣鈦礦薄膜呈顆粒狀,薄膜均勻致密但平整性差,PbI2溶于體積比為 DMF:二甲亞砜(DMSO)=7:3的混合溶液中制備的鈣鈦礦薄膜呈絮狀結(jié)構(gòu),薄膜均勻致密且平整性極好,DMSO的加入減緩了PbI2轉(zhuǎn)變?yōu)?CH3NH3PbI3的速度,使鈣鈦礦薄膜中幾乎沒(méi)有PbI2殘留,極大地提高了電池的光電性能。
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