钙钛矿薄膜制备工艺改进及其电池器件性能研究
发布时间：2024-01-09 18:54
随着人们生活水平的提高和国民经济的快速发展,传统化石燃料的使用越来越难以满足人们的日常需求。太阳能作为资源丰富,分布广泛的清洁能源,具有巨大的开发利用潜力。提高太阳能的利用效率,新型太阳电池的开发与利用受到了广泛关注。钙钛矿太阳能电池(PSC)作为第三代太阳能电池的一种,具有原料来源广泛,能耗低和可溶液法制备等优点。钙钛矿薄膜质量对整个器件的性能起着决定性的影响。因此如何通过优化制备工艺、调控钙钛矿组成来改善钙钛矿薄膜质量,对提升电池性能至关重要。本文主要针对钙钛矿层进行以下研究:(1)通过界面工程制备了一种结构为(FTO)/钙钛矿吸光层/空穴传输层/Au的无空穴阻挡层钙钛矿太阳能电池。采用等离子清洗能够有效清除FTO基底表面的油污以及有机小分子,改善钙钛矿层与FTO基底的界面接触情况,减少界面处的缺陷,增强了FTO对电子的提取能力,避免了电子在FTO的堆积,降低了电子与空穴的复合。通过等离子清洗的方法,改善了器件界面接触情况,获得了15.42%的光电转化效率。(2)探究了不同压力条件下,对钙钛矿成膜质量的影响。压力降低,钙钛矿前驱液的沸点随之减小。因此当压力足够小时,溶液能够在常温下...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 太阳能电池的研究现状
1.2.1 第一代硅基太阳能电池
1.2.2 第二代薄膜太阳能电池
1.2.3 第三代新型太阳能电池
1.3 钙钛矿太阳能电池概述
1.3.1 钙钛矿材料基本结构及优越性
1.3.2 钙钛矿薄膜的概述
1.3.3 钙钛矿太阳能电池发展现状及器件结构
1.3.4 钙钛矿太阳能电池的工作原理
1.4 钙钛矿太阳能电池的光伏性能参数
1.4.1 开路电压Voc
1.4.2 短路光电流密度Jsc
1.4.3 填充因子FF
1.4.4 光电转化效率PCE
1.4.5 外部量子效率
1.5 钙钛矿太阳能电池存在的问题
1.6 本文选题意义及研究内容
第2章 钙钛矿太阳能电池实验材料及表征方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 钙钛矿太阳能电池器件制备
2.2.1 FTO玻璃刻蚀与清洗
2.2.2 TiO2致密层的制备
2.2.3 TiO2介孔层的制备
2.2.4 TiCl4处理TiO2介孔层
2.2.5 钙钛矿前驱液的配制
2.2.6 空穴传输层制备
2.2.7 Au电极的制备
2.3 钙钛矿太阳能电池器件测试与表征
2.3.1 光伏性能测试
2.3.2 外部量子效率(IPCE)测试
2.3.3 紫外可见吸收光谱(UV-VIS)
2.3.4 SEM测试
2.3.5 XRD测试
2.3.6 稳态荧光测试
2.3.7 瞬态荧光测试
2.3.8 电化学性能测试
第3章 界面工程制备无空穴阻挡层钙钛矿太阳能电池
3.1 引言
3.2 钙钛矿器件制备
3.2.1 FTO导电玻璃清洗
3.2.2 钙钛矿层的制备
3.2.3 空穴传输层以及Au电极的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 器件结构
3.3.2 钙钛矿层的结晶性表征
3.3.3 钙钛矿的紫外-可见吸收光谱分析
3.3.4 不同清洗方法处理后的FTO基底接触角大小
3.3.5 钙钛矿表面形貌影响
3.3.6 PL和TRPL的测试
3.3.7 不同方法清洗FTO后制备钙钛矿器件的光伏性能影响
3.3.8 器件的EIS测试
3.4 本章小结
第4章 一步法快速制备无反溶剂钙钛矿薄膜
4.1 引言
4.2 钙钛矿薄膜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同闪蒸压强对钙钛矿薄膜的影响
4.3.2 不同退火制度对钙钛矿结晶情况的影响
4.3.3 不同退火制度的钙钛矿形貌分析及截面分析
4.3.4 不同退火制度的钙钛矿薄膜紫外可见光谱分析
4.3.5 不同退火制度的钙钛矿薄膜PL和TRPL
4.3.6 钙钛矿太阳能电池的光伏性能
4.3.7 钙钛矿太阳能电池的IPCE和稳态输出光电流
4.4 本章小结
第5章 添加剂工程制备高性能无磁滞钙钛矿太阳能电池
5.1 引言
5.2 钙钛矿层吸光层的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 钙钛矿薄膜的XRD分析
5.3.2 钙钛矿薄膜形貌分析
5.3.3 钙钛矿层的紫外可见吸收光谱
5.3.4 光致发光光(PL)谱和时间分辨光致发光(TRPL)测试
5.3.5 钙钛矿太阳能电池的光伏性能
5.3.6 钙钛矿器件的稳态输出光电流
5.3.7 钙钛矿器件性能统计分布
5.4 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
个人简历及在校期间取得的研究成果
本文编号：3877732
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 太阳能电池的研究现状
1.2.1 第一代硅基太阳能电池
1.2.2 第二代薄膜太阳能电池
1.2.3 第三代新型太阳能电池
1.3 钙钛矿太阳能电池概述
1.3.1 钙钛矿材料基本结构及优越性
1.3.2 钙钛矿薄膜的概述
1.3.3 钙钛矿太阳能电池发展现状及器件结构
1.3.4 钙钛矿太阳能电池的工作原理
1.4 钙钛矿太阳能电池的光伏性能参数
1.4.1 开路电压Voc
1.4.2 短路光电流密度Jsc
1.4.3 填充因子FF
1.4.4 光电转化效率PCE
1.4.5 外部量子效率
1.5 钙钛矿太阳能电池存在的问题
1.6 本文选题意义及研究内容
第2章 钙钛矿太阳能电池实验材料及表征方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 钙钛矿太阳能电池器件制备
2.2.1 FTO玻璃刻蚀与清洗
2.2.2 TiO2致密层的制备
2.2.3 TiO2介孔层的制备
2.2.4 TiCl4处理TiO2介孔层
2.2.5 钙钛矿前驱液的配制
2.2.6 空穴传输层制备
2.2.7 Au电极的制备
2.3 钙钛矿太阳能电池器件测试与表征
2.3.1 光伏性能测试
2.3.2 外部量子效率(IPCE)测试
2.3.3 紫外可见吸收光谱(UV-VIS)
2.3.4 SEM测试
2.3.5 XRD测试
2.3.6 稳态荧光测试
2.3.7 瞬态荧光测试
2.3.8 电化学性能测试
第3章 界面工程制备无空穴阻挡层钙钛矿太阳能电池
3.1 引言
3.2 钙钛矿器件制备
3.2.1 FTO导电玻璃清洗
3.2.2 钙钛矿层的制备
3.2.3 空穴传输层以及Au电极的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 器件结构
3.3.2 钙钛矿层的结晶性表征
3.3.3 钙钛矿的紫外-可见吸收光谱分析
3.3.4 不同清洗方法处理后的FTO基底接触角大小
3.3.5 钙钛矿表面形貌影响
3.3.6 PL和TRPL的测试
3.3.7 不同方法清洗FTO后制备钙钛矿器件的光伏性能影响
3.3.8 器件的EIS测试
3.4 本章小结
第4章 一步法快速制备无反溶剂钙钛矿薄膜
4.1 引言
4.2 钙钛矿薄膜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同闪蒸压强对钙钛矿薄膜的影响
4.3.2 不同退火制度对钙钛矿结晶情况的影响
4.3.3 不同退火制度的钙钛矿形貌分析及截面分析
4.3.4 不同退火制度的钙钛矿薄膜紫外可见光谱分析
4.3.5 不同退火制度的钙钛矿薄膜PL和TRPL
4.3.6 钙钛矿太阳能电池的光伏性能
4.3.7 钙钛矿太阳能电池的IPCE和稳态输出光电流
4.4 本章小结
第5章 添加剂工程制备高性能无磁滞钙钛矿太阳能电池
5.1 引言
5.2 钙钛矿层吸光层的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 钙钛矿薄膜的XRD分析
5.3.2 钙钛矿薄膜形貌分析
5.3.3 钙钛矿层的紫外可见吸收光谱
5.3.4 光致发光光(PL)谱和时间分辨光致发光(TRPL)测试
5.3.5 钙钛矿太阳能电池的光伏性能
5.3.6 钙钛矿器件的稳态输出光电流
5.3.7 钙钛矿器件性能统计分布
5.4 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
个人简历及在校期间取得的研究成果
本文编号：3877732
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