钙钛矿薄膜的制备表征与太阳能电池光电转换性能的研究
发布时间：2022-12-05 03:06
钙钛矿太阳能电池（PSC）是将钙钛矿储能材料作为光电转换层,将太阳能转化为电能的一种能量转换装置。目前认证的钙钛矿太阳能电池最高光电转换效率为25.2%,是一种高效低成本的能量转换器件,对改善全球环境污染和能源短缺的问题具有非常重要的意义。本论文主要进行三个方向的工作:单晶钙钛矿薄膜的制备及降解过程的研究;研究离子迁移过程中钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究;界面钝化来提升钙钛矿太阳能电池的光电转换性能,具体内容如下:第一,通过空间限域法在介孔二氧化钛基底上利用温度差自生长的单晶钙钛矿CH3NH3PbI3（MAPbI3）,用X射线衍射和同步辐射XRD证实了其为四方相钙钛矿并证实了单晶性质。扫描电子显微镜（SEM）数据表明单一完整的钙钛矿MAPbI3单晶颗粒为六边形形状,表面光滑无孔洞。利用扫描透射电子显微镜（STEM）研究表明钙钛矿MAPbI3对电子辐射极其敏感,很容易分解为碘化铅（PbI2）,MAPbI3部分碘离...
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钙钛矿太阳能电池基本性质
1.2.1 钙钛矿的晶体结构
1.2.2 钙钛矿材料的性质
1.2.3 钙钛矿太阳能电池的结构与分类
1.2.4 钙钛矿太阳能电池的工作原理
1.3 钙钛矿太阳能电池的缺陷机理研究进展
1.3.1 单晶钙钛矿太阳能电池的研究进展
1.3.2 钙钛矿太阳能电池的离子迁移研究进展
1.3.3 钙钛矿太阳能电池的界面钝化研究进展
1.4 主要工作与研究内容
第二章 单晶钙钛矿制备与稳定性研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料及试剂
2.2.2 药品的配制
2.2.3 单晶钙钛矿薄膜的制备
2.2.4 测试与表征
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 单晶钙钛矿薄膜物相分析
2.3.2 单晶钙钛矿薄膜形貌分析
2.3.3 单晶钙钛矿薄膜电子衍射斑点
2.3.4 钙钛矿MAPbI_3与PbI_2衍射斑点的区别
2.3.5 单晶钙钛矿MAPbI_3降解路径
2.4 本章小结
第三章 三元钙钛矿电池中铁电极化和离子迁移研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料及试剂
3.2.2 溶液的配制
3.2.3 钙钛矿太阳能电池的制备
3.2.4 测试与表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 钙钛矿薄膜的X射线衍射分析
3.3.2 钙钛矿膜的紫外-可见吸收光谱(UV)分析
3.3.3 钙钛矿太阳能电池的形貌分析
3.3.4 钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压(J-V)测试
3.3.5 钙钛矿薄膜的压电响应
3.3.6 钙钛矿薄膜铁电极化和离子应变的比较
3.3.7 钙钛矿薄膜在正向和反向偏置电压下的光电流映射
3.4 本章小结
第四章 还原氧化石墨烯修饰NiO_X界面的高性能钙钛矿太阳能电池
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料及试剂
4.2.2 溶液的配制
4.2.3 钙钛矿太阳能电池的制备
4.2.4 测试与表征
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 氧化石墨烯的还原
4.3.2 空穴传输层和钙钛矿薄膜的形貌分析
4.3.3 钙钛矿薄膜的粗糙度分析
4.3.4 钙钛矿太阳能电池的器件结构示意图和断面形貌分析
4.3.5 钙钛矿太阳能电池的J-V测试
4.3.6 钙钛矿薄膜的紫外-可见吸收光谱分析
4.3.7 钙钛矿薄膜的荧光光谱分析
4.3.8 钙钛矿太阳能电池器件的外量子转换效率分析
4.3.9 钙钛矿太阳能电池的空间电荷限制电流(SCLC)测试
4.3.10 钙钛矿太阳能电池的长期稳定性测试
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single crystalline CH3NH3PbI3 self-grown on FTO/TiO2 substrate for high efficiency perovskite solar cells[J]. Jinjin Zhao,Guoli Kong,Shulin Chen,Qian Li,Boyuan Huang,Zhenghao Liu,Xingyuan San,Yujia Wang,Chen Wang,Yunce Zhen,Haidan Wen,Peng Gao,Jiangyu Li. Science Bulletin. 2017(17)
[2]钙钛矿太阳能电池:光伏领域的新希望[J]. 魏静,赵清,李恒,施成龙,田建军,曹国忠,俞大鹏. 中国科学:技术科学. 2014(08)
本文编号：3709543
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钙钛矿太阳能电池基本性质
1.2.1 钙钛矿的晶体结构
1.2.2 钙钛矿材料的性质
1.2.3 钙钛矿太阳能电池的结构与分类
1.2.4 钙钛矿太阳能电池的工作原理
1.3 钙钛矿太阳能电池的缺陷机理研究进展
1.3.1 单晶钙钛矿太阳能电池的研究进展
1.3.2 钙钛矿太阳能电池的离子迁移研究进展
1.3.3 钙钛矿太阳能电池的界面钝化研究进展
1.4 主要工作与研究内容
第二章 单晶钙钛矿制备与稳定性研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料及试剂
2.2.2 药品的配制
2.2.3 单晶钙钛矿薄膜的制备
2.2.4 测试与表征
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 单晶钙钛矿薄膜物相分析
2.3.2 单晶钙钛矿薄膜形貌分析
2.3.3 单晶钙钛矿薄膜电子衍射斑点
2.3.4 钙钛矿MAPbI_3与PbI_2衍射斑点的区别
2.3.5 单晶钙钛矿MAPbI_3降解路径
2.4 本章小结
第三章 三元钙钛矿电池中铁电极化和离子迁移研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料及试剂
3.2.2 溶液的配制
3.2.3 钙钛矿太阳能电池的制备
3.2.4 测试与表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 钙钛矿薄膜的X射线衍射分析
3.3.2 钙钛矿膜的紫外-可见吸收光谱(UV)分析
3.3.3 钙钛矿太阳能电池的形貌分析
3.3.4 钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压(J-V)测试
3.3.5 钙钛矿薄膜的压电响应
3.3.6 钙钛矿薄膜铁电极化和离子应变的比较
3.3.7 钙钛矿薄膜在正向和反向偏置电压下的光电流映射
3.4 本章小结
第四章 还原氧化石墨烯修饰NiO_X界面的高性能钙钛矿太阳能电池
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料及试剂
4.2.2 溶液的配制
4.2.3 钙钛矿太阳能电池的制备
4.2.4 测试与表征
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 氧化石墨烯的还原
4.3.2 空穴传输层和钙钛矿薄膜的形貌分析
4.3.3 钙钛矿薄膜的粗糙度分析
4.3.4 钙钛矿太阳能电池的器件结构示意图和断面形貌分析
4.3.5 钙钛矿太阳能电池的J-V测试
4.3.6 钙钛矿薄膜的紫外-可见吸收光谱分析
4.3.7 钙钛矿薄膜的荧光光谱分析
4.3.8 钙钛矿太阳能电池器件的外量子转换效率分析
4.3.9 钙钛矿太阳能电池的空间电荷限制电流(SCLC)测试
4.3.10 钙钛矿太阳能电池的长期稳定性测试
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single crystalline CH3NH3PbI3 self-grown on FTO/TiO2 substrate for high efficiency perovskite solar cells[J]. Jinjin Zhao,Guoli Kong,Shulin Chen,Qian Li,Boyuan Huang,Zhenghao Liu,Xingyuan San,Yujia Wang,Chen Wang,Yunce Zhen,Haidan Wen,Peng Gao,Jiangyu Li. Science Bulletin. 2017(17)
[2]钙钛矿太阳能电池:光伏领域的新希望[J]. 魏静,赵清,李恒,施成龙,田建军,曹国忠,俞大鹏. 中国科学:技术科学. 2014(08)
本文编号：3709543
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