钙钛矿材料自掺杂特性及器件设计研究

发布时间：2024-04-09 23:37

　　有机-无机金属卤化物钙钛矿材料凭借其优异的光吸收特性、低激子结合能、长载流子扩散长度以及易溶液制备等特点而受到广泛关注。钙钛矿太阳电池更是发展迅速,其光电转换效率已超过24%,具有广阔的发展前景。钙钛矿材料的特性调控、薄膜缺陷的抑制与钙钛矿电池器件结构的优化设计是钙钛矿太阳电池性能提升的主要研究方向。钙钛矿材料独特的自掺杂特性可以实现导电类型的调控,为电池器件结构的设计提供了新的方向。本论文从钙钛矿材料自掺杂特性的物理本质入手,实现钙钛矿薄膜自掺杂特性的调控,进一步设计新型高效钙钛矿太阳电池结构,主要研究内容如下:利用开尔文探针显微镜(KPFM)和导电原子力显微镜(C-AFM)研究了钙钛矿(MAPbI3)薄膜的表面缺陷,分析了其优化改性的影响因素。研究反映,钙钛矿薄膜表面缺陷产生的电子陷阱可以通过退火处理进行控制,从而显著提高钙钛矿太阳电池的光电转换效率,抑制了迟滞现象;退火温度从60℃C提升到130℃C,使得太阳电池效率由10.9%提升至17.1%。这为抑制钙钛矿薄膜表面缺陷、提升薄膜质量提供了有效的思路,也为进一步实现高效、无电流迟滞的钙钛矿太阳电池的研究制备奠定了基础。通过工艺调...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－５钙钛矿太阳电池中功能层的能级示意图［５４］，??包?

换效率的不同。真空沉积中最常见的方法是一步前驱体沉积、连续气相沉积和双??源真空沉积。在溶液加工方法中，一步旋涂法、两步旋涂法、气相辅助溶液处理??和喷涂法是一些最常见的沉积方法［４Ｍ３］（如图１－４所示）。??（ａ）?ＭＡＩ＋ＰｂＩ，／ＤＭＦ?（ｂ）?％?Ｐｂｌ．／ＤＭＦ?（ｃ....

图１－７钙钛矿太阳电池中的电荷传输通道ＰＩ：?ａ）介孔结构；ｂ）平面结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｃｈａｒｇｅ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?ｃｈａｎｎｅｌｓ?ｉｎ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ：??

荷传输通道通常依照这两种器件结构的性质进行讨论。在介孔结构中，钙钛矿层??在多孔的半导体金属氧化物（如Ｔｉ〇２）上形成，构建了相互渗透的网络，因此，??光生电子可以沿Ｔｉ〇２区域到阴极，而空穴沿钙钛矿区域被传输到阳极（如图１－??７［７５］）。??（ａ）?（ｂ）?！—?ｎ－ｔｙｐ....

图３－３稳态ＰＬ表征：ａ）未退火与１３０°Ｃ下３０分钟退火处理的ＭＡＰｂｉ；薄膜的ＰＬ谱图，??插图为ＰＬ光谱中通过高斯拟合提取的陷阱相关发光峰；??

华北电力大学博士学位论文??前文从图３－１可知，Ｃ－ＡＦＭ测得的光电流是由光生空穴引起的。所以，如??图３－２所示，随着退火温度和退火时间的增加，光电流的增加意味着在较高的退??火温度和较长的退火时间下，ＭＡＰｂＩ３表面会产生大量的光生空穴。从图３－２中??的ＫＰＦＭ测得的表面电....

图３－４不同溶剂（ＤＭＳＯ／ＤＭＦ）和不同退火温度（未退火、６０°Ｃ、１００°Ｃ、１３０°Ｃ）制备的??ＭＡＰｂＩ３薄膜的ＳＥＭ表面形貌研宄??２７??

３．４．１薄膜晶粒尺寸与表面电学特性的关系??先前的结果己知ＫＰＦＭ测得的表面电势和Ｃ－ＡＦＭ测得的光电流伴随着??ＭＡＰｂｈ薄膜晶粒尺寸的增大而增加，其表面的形貌如图３－２的ＡＦＭ和图３－４的??ＳＥＭ所测得的俯视图所示。未经过热退火的ＭＡＰｂｂ薄膜展现出小颗粒状的表??面（图....

本文编号：3949805