鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的設(shè)計與制備

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1、分類號：TN257單位代碼：10183鈣研究生學(xué)號：2014514035密級：公開鈦礦太陽能電池電吉林大學(xué)子傳輸碩士學(xué)位論文層的設(shè)鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的設(shè)計與制備計與DesignandPreparationtheElectron-transportingLayerfor制PerovskiteSolarCells備姚作者姓名：姚世婷世專業(yè)：集成電路與工程婷研究方向：鈣鈦礦太陽能電池吉指導(dǎo)教師：劉鳳敏教授林培養(yǎng)單位：電子科學(xué)與工程學(xué)院大2017年6月學(xué)——————————————————————————鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的設(shè)計

2、與制備——————————————————————————DesignandPreparationtheElectron-transportingLayerforPerovskiteSolarCells作者姓名：姚世婷專業(yè)名稱：集成電路與工程指導(dǎo)教師：劉鳳敏教授學(xué)位類別：專業(yè)碩士答辯日期：2017年5月26日未經(jīng)本論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個人，均不得對本論文的全部或部分內(nèi)容進行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔侵權(quán)的法律

3、責任。吉林大學(xué)博士(或碩士)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學(xué)位論文作者簽名：姚世婷日期：2017年5月26日《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿聲明研究生院：本人同意《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》出版章程的內(nèi)容，愿意將本人的學(xué)位論文委托研究生院向中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版

4、）電子雜志社的《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿，希望《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》給予出版，并同意在《中國博碩士學(xué)位論文評價數(shù)據(jù)庫》和CNKI系列數(shù)據(jù)庫中使用，同意按章程規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文級別：■碩士□博士學(xué)科專業(yè)：微電子與固體電子學(xué)論文題目：鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的設(shè)計與制備作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日作者聯(lián)系地址（郵編）：吉林省長春市前進大街2699號吉林大學(xué)唐敖慶樓D524室，130012作者聯(lián)系電話：18233118793摘要鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的設(shè)計與制備鈣鈦礦太陽能電池(PerovskiteSo

5、larCell，PSC)作為第三代新型太陽能電池，因其具有較高的轉(zhuǎn)換效率、制備工藝比較簡單、成本比較低且可制備為柔性器件等優(yōu)點，使研究者們在太陽能電池領(lǐng)域又找到了新希望。電子傳輸層為電池器件中的重要組成部分，電子傳輸材料是指能夠傳輸電子載流子的材料，通常具有較高的光譜吸收系數(shù)、較大的介電常數(shù)和較小的激子束縛能的半導(dǎo)體材料，可以避免電荷積累對器件壽命的影響，可有效地起到運輸電子并阻擋空穴的作用。本論文以開發(fā)低成本和高性能的鈣鈦礦太陽能電池為目標，主要從電子傳輸層材料的研究、電子傳輸層制作工藝的探索及光活性層的研究等三個方面入手，研制出高性

6、能的鈣鈦礦太陽能電池。主要研究內(nèi)容：1．光活性層在鈣鈦礦太陽能電池中起著至關(guān)重要的作用，PSC光活性層的薄膜厚度、均勻度、結(jié)晶性和表面覆蓋率直接影響電池的性能，它在電池中起到吸收光子產(chǎn)生電子、空穴的作用。鈣鈦礦太陽能電池光活性層的制備工藝有很多種，主要歸為四大類，一步溶液法、兩步溶液法、雙源共蒸發(fā)法、氣相輔助溶液法，本文主要采用一步旋涂的方法制備鈣鈦礦太陽能電池光活性層，通過控制一步法的退火時間、退火溫度和旋涂速率提高光活性層的成膜質(zhì)量，進而提高了鈣鈦礦太陽能電池的性能。實驗結(jié)果表明，最佳的退火溫度為105℃，退火時間為10min，旋涂

7、速率為4000rpm時器件性能得到較大的優(yōu)化。2．介孔層作為鈣鈦礦層的支架或多孔的載體，有利于鈣鈦礦層的成膜質(zhì)量比較均勻、致密、覆蓋率高等。二氧化鈦作為介孔層是一種有序多孔的狀態(tài)，它在鈣鈦礦太陽能電池中起到光催化劑的作用，在太陽光的照射下，它對產(chǎn)生電子和空穴對有著很大的幫助，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生自由基，具有較強氧化性，可以將大多數(shù)的有機物氧化分解為無機物，進而可以很大的提高電池的轉(zhuǎn)換效率。本文選用旋涂、水熱的方法作為介孔層薄膜的制備工藝，對介孔層制備工藝進行了優(yōu)化，通過優(yōu)化實驗確定出旋涂法制備的介孔層薄膜比較好，最佳的旋涂速率為4000rpm

8、，燒結(jié)溫度為500℃，30min。I3．致密層在鈣鈦礦太陽能電池中起到了傳輸電子及阻擋空穴的作用，它的存在能夠避免空穴與電子在界面處的復(fù)合，可以直接提高電池的性能。二氧化鈦致密層的制備工藝有很多種，主要歸為