基于p型銅鐵礦半導(dǎo)體的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究.pdf

1、短短幾年，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池取得了前所未有的發(fā)展，目前認(rèn)證的最高效率已經(jīng)達(dá)到了21％。然而，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性問(wèn)題日益凸顯，這嚴(yán)重阻礙了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的未來(lái)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。最近，一種采用全絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備的“FTO/TiO2致密層/介孔TiO2/介孔ZrO2/多孔碳電極”結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)（“n-p”）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池顯示出十分優(yōu)異的穩(wěn)定性，但器件的效率相對(duì)較低，這歸結(jié)于電池內(nèi)部糟糕的電荷傳輸過(guò)程，而在器件中引入空穴選擇性接觸材料可以大幅改

2、善這種情況。于是，本論文首次在這種電池結(jié)構(gòu)中引入銅鐵礦結(jié)構(gòu) p型半導(dǎo)體氧化物來(lái)提升器件的性能，研究?jī)?nèi)容主要分為以下兩個(gè)部分：
　?。?）這部分主要是優(yōu)化結(jié)構(gòu)為“FTO/TiO2致密層/介孔 TiO2/介孔 Al2O3/介孔CuAlO2/多孔碳電極”的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能，其中銅鐵礦 CuAlO2材料被用作空穴收集層來(lái)抽取鈣鈦礦的光生空穴。PL光譜和EIS測(cè)試證實(shí)了CuAlO2材料作為空穴收集層明顯提高了電荷的分離和轉(zhuǎn)移，器件整體

3、的J-V特性參數(shù)顯著提高，并取得了13.9%的高轉(zhuǎn)換效率。另外，受益于CuAlO2材料良好的化學(xué)穩(wěn)定性，器件的穩(wěn)定性優(yōu)異。
　　（2）這部分初步探究了結(jié)構(gòu)為“FTO/TiO2致密層/介孔 TiO2/介孔 Al2O3/介孔CuCrO2/多孔碳電極”的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能，其中銅鐵礦 CuCrO2材料也被用作空穴收集層。PL光譜及暫態(tài)光電壓衰減測(cè)試等也證明了 CuCrO2的引入同樣可以改善器件內(nèi)部的電荷傳輸，器件整體的J-V特性參數(shù)