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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池的制備及其性能研究論文作者：李春靜學(xué)生類別：全日制學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：楊瑞霞職稱：教授資助基金項(xiàng)目：河北省在讀研究生創(chuàng)新資助項(xiàng)目（220056）天津市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(15JCZDJC37800)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsPREPARATIONANDCHARA
2、CTERIZATIONOFPEROVSKITE/CRYSTALLINESILICONTANDEMSOLARCELLbyLiChunjingSupervisor:Prof.YangRuixiaMay2017ThisworksupportedbytheHebeiProvinceGraduateStudentInnovationSupportProjectofChina.No.220056,andTianjinNaturalScienceFoundationofChina.No.15JCZDJC37800.摘要鈣鈦礦材料因其帶隙可調(diào)、成本低的特點(diǎn)而成為硅基疊層太陽能電池
3、的頂電池的最佳材料，且?guī)对?.6~1.8eV之間的鈣鈦礦更適合用于硅基疊層太陽能電池中，同時(shí)降低了硅基電池的制備成本。本文主要選用大氣環(huán)境下性能穩(wěn)定且?guī)稙?.77eV的CH3NH3PbI2Br作為鈣鈦礦頂電池的光吸收層，從頂電池的各層材料的制備、疊層太陽能電池的模擬仿真及優(yōu)化等方面對(duì)2端鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池進(jìn)行了研究。主要的研究?jī)?nèi)容如下：1、在大氣下使用溶液一步法制備CH3NH3PbI2Br薄膜，并對(duì)退火溫度對(duì)薄膜特性的影響進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)由于薄膜沉積過程中溶劑揮發(fā)較快，使得CH3NH3PbI2Br薄膜呈樹杈狀結(jié)構(gòu)，薄膜連續(xù)性、光吸收性較差，不利于高
4、效太陽能電池的制備。通過在在前驅(qū)液中添加CH3NH3Cl，與氯離子形成中間產(chǎn)物，減慢鈣鈦礦結(jié)晶速率，形成了較致密、吸收性好的鈣鈦礦薄膜。并且添加劑CH3NH3Cl對(duì)形成的薄膜成分沒有影響。此外，退火溫度為100℃時(shí)，CH3NH3PbI2Br的覆蓋率、結(jié)晶特性和光吸收特性提高，但過高的溫度（>120℃）會(huì)導(dǎo)致CH3NH3PbI2Br分解，降低了性能。同時(shí)證明了光學(xué)帶隙不受退火溫度的影響。2、使用磁控濺射法制備ZnO即氧化鋅薄膜。探究不同濺射時(shí)間對(duì)ZnO性能的影響及對(duì)無空穴傳輸層鈣鈦礦電池性能的影響，得出濺射時(shí)間為15min時(shí)，即薄膜厚度為61.8nm時(shí)，ZnO具有較
5、好的光學(xué)特性，電池效率達(dá)到0.558%。3、采用SilvacoAltas軟件分別對(duì)無空穴傳輸層和以NiOx為空穴傳輸層的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池進(jìn)行模擬，重點(diǎn)從CH3NH3PbI2Br厚度、隧道結(jié)及NiOx層厚度入手，分析其對(duì)電池性能變化的影響。對(duì)于無空穴傳輸層的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池而言，當(dāng)CH18cm-3、隧道結(jié)厚度為3NH3PbI2Br厚度為200nm、摻雜濃度為5×102×10nm時(shí)，實(shí)現(xiàn)了電流匹配，性能可達(dá)到最佳，優(yōu)化的效率為12.134%，開路電壓為0.9V，短路電流為25.21072mA/cm2。4、模擬結(jié)果表明，通過在頂電池添加NiOx空穴傳
6、輸層，提高了疊層太陽能電池的性能。當(dāng)NiOx厚度為30nm，CH3NH3PbI2Br厚度為500nm、隧道結(jié)摻雜濃度為1×1019cm-3時(shí)，隧道結(jié)起到良好的隧穿作用，疊層太陽能電池效率為最優(yōu)，效率可達(dá)到30.850%。關(guān)鍵字：CH3NH3PbI2Br鈣鈦礦薄膜鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池ZnO模擬NiOx空穴傳輸層隧道結(jié)IABSTRACTThedirectbandgapoftheperovskitecanbeadjustedcontinuouslyandpreparationcostisverylow,whichmakeitbecomethebestlightab
7、sorptionlayermaterialofthetopsolarcellinSi-basedLowpreparationcosttandemsolar.What’smore,thedirectbandgapofperovskiteis1.6~1.8eV,whichisverysuitabletofabricateatandemsolarcell.ThispapermainlyusestheCH3NH3PbI2Brperovskiteasthelightabsorptionlayerinthetopsolarcellwhichhasstableperforman
8、ceint
