基于ZnO纳米阵列的钙钛矿太阳能电池

发布时间：2023-03-23 21:14

　　钙钦矿太阳能电池自2009年问世以来,效率已经从3.80%提升到了 22.7%。效率发展如此迅速,除了与CH3NH3PbX3(X=C1、Br、I)材料自身性质优良有关,还与电池结构的改进,电子传输层、空穴传输层的研究相关。本论文以氧化锌(ZnO)为电子传输材料,提出了一种基于ZnO纳米阵列的FTO/ZnO/CH3NH3PbI3/CuI/Au钙钛矿太阳能电池结构,成功制备了光电转换效率1.09%的电池器件。本论文中,首先使用溶胶-凝胶法在FTO上制备了 ZnO籽晶层,采用溶液水浴法在籽晶层上生长了 ZnO纳米阵列。其次,使用蒸镀-浸泡法(即蒸镀PbI2与浸泡CH3NH3I溶液)制备了钙钛矿吸光层。最后,本文ZnO纳米阵列基钙钛矿太阳能电池选用无机材料CuI作为空穴传输层,分别制备了银胶电极与金薄膜电极。改变反应溶液Zn2+浓度可以使ZnO纳米棒的直径在50-125 nm内可控。同时,控制生长时间可获得长度550-1100nm的纳米棒。在ZnO衬底上蒸镀了厚度为220-2000 nm的PbI2,并通过浸泡0.075 M/L的CH3NH3I溶液180 s充分反应,以此控制钙钛矿薄膜的厚度。分...

【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 太阳能电池概述
    1.3 钙钛矿薄太阳能电池
        1.3.1 钙钛矿太阳能电池研究近况
        1.3.2 钙钛矿太阳能电池基本结构
        1.3.3 钙钛矿太阳能电池工作原理
        1.3.4 钙钛矿太阳能电池电子传输层研究简介
    1.4 本论文选题内容及意义
        1.4.1 选题的内容
        1.4.2 选题的意义
第二章 器件制备与表征
    2.1 实验药品与设备仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验设备与仪器
    2.2 ZnO基钙钛矿太阳能电池制备方法
        2.2.1 FTO玻璃衬底的处理
        2.2.2 电子传输层ZnO的制备
        2.2.3 钙钛矿吸光层的制备
        2.2.4 空穴传输层与金属电极的制备
    2.3 钙钛矿太阳能电池表征
        2.3.1 太阳能电池性能测试方法及参数表征
        2.3.2 其他表征方式与设备
第三章 ZnO纳米棒阵列可控生长及性能表征
    3.1 前驱体浓度不同制备的ZnO纳米阵列
    3.2 反应时间不同制备的ZnO纳米阵列
    3.3 本章小结
第四章 基于ZnO纳米棒阵列构建钙钛矿太阳电池
    4.1 电池结构的构建与开路电压表征
        4.1.1 FTO/ZnO/CH₃NH₃PbI₃/CuI结构的制备
        4.1.2 FTO/ZnO/CH₃NH₃PbI₃/CuI结构开路电压分析
    4.2 钙钛矿薄膜的可控制备及其对器件开路电压的影响
        4.2.1 ZnO基不同厚度CH₃NH₃PbI₃薄膜的制备与表征
        4.2.2 不同厚度CH₃NH₃PbI₃薄膜对开路电压的影响
    4.3 HTM与电极的制备和功用
        4.3.1 HTM与电极的制备
        4.3.2 HTM层与电极对钙钛矿器件的保护作用
    4.4 FTO/ZnO/CH₃NH₃PbI₃/CuI/Au结构钙钛矿太阳能电池
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的获奖情况
致谢



本文编号：3768765