資源描述:
《基于有機(jī)_無機(jī)雜化鈣鈦礦材料的太陽能電池研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)號12101317常州大學(xué)碩士學(xué)位論文基于有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料的太陽能電池研究研究生董旭指導(dǎo)教師袁寧一教授學(xué)科、專業(yè)名稱材料學(xué)研究方向新能源材料與器件2015年5月Efficienthybridsolarcellsbasedonorganic-inorganicperovskitesADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByDongXuMaterialsScienceDissertationSupervisor:Prof.YuanNingyiMay,2015常州大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭
2、重聲明:所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個(gè)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(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在論文中以明確方式標(biāo)明。本人已完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名:簽字日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解常州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬常州大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許論文被查閱和借閱。學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全
3、部或部分內(nèi)容,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。保密論文注釋:本學(xué)位論文屬于保密范圍,在年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋:本學(xué)位論文不屬于保密范圍,適用本授權(quán)書。學(xué)位論文作者簽名:簽字日期:年月日導(dǎo)師簽名:簽字日期:年月日中文摘要基于CH3NH3PbI3的有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池異軍突起,在短短5年內(nèi),電池效率從2009年的3.8%提高到2012年的9.7%,再到如今的19.3%。如此迅速的效率提高和如此高的電池效率使得有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池備受矚目。目前,關(guān)于有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的研究主要集
4、中在提高電池的能量轉(zhuǎn)化效率,而對于鈣鈦礦電池穩(wěn)定性的研究卻很少,但是穩(wěn)定性卻是鈣鈦礦電池走向?qū)嶋H應(yīng)用最關(guān)鍵的問題。本論文在嘗試不同方法制備高性能的鈣鈦礦電池的基礎(chǔ)上,研究潮濕環(huán)境和光照下鈣鈦礦電池性能衰減的本質(zhì)原因,然后嘗試通過不同的界面后處理方法解決鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性問題。首先,本論文通過不同的鈣鈦礦沉積方法制備了FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/HTM/Ag平面結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池,其平均效率達(dá)到了15.8%。在此基礎(chǔ)上,研究了氧化鋅致密層對電池性能的影響。利用原子層沉積(ALD)技術(shù)低溫制備ZnO致密層取代高溫?zé)Y(jié)的溶膠凝膠法TiO2致
5、密層。研究表明:將PbI2和CH3NH3I的DMF混合溶液一步法獲得的鈣鈦礦層用于FTO/ZnO/CH3NH3PbI3/HTM/Ag電池,電池效率高達(dá)13.1%,這與基于TiO2致密層的鈣鈦礦太陽能電池相近。但同時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)使用含Cl的鈣鈦礦先驅(qū)溶液一步法制備鈣鈦礦層時(shí),雖然ALD-ZnO可以在室溫下促進(jìn)鈣鈦礦快速結(jié)晶,但電池效率較低。其次,研究了鈣鈦礦電池的濕度穩(wěn)定性。通過第一性原理計(jì)算解釋了有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料遇水分解的內(nèi)在機(jī)理,并發(fā)現(xiàn)有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦結(jié)構(gòu)在潮濕的環(huán)境下不可避免地會(huì)發(fā)生分解。然后通過ALD方法在HTM層上沉積超薄Al
6、2O3層來阻止水(H2O)的滲透,并實(shí)現(xiàn)了超薄ALD-Al2O3界面處理后的電池在空氣中放置24天后,其效率仍能維持在初始效率的90%左右。最后,研究了鈣鈦礦電池的光照穩(wěn)定性。通過實(shí)驗(yàn)探究了氮?dú)獗Wo(hù)下的鈣鈦礦材料光照分解的原因,發(fā)現(xiàn)TiO2致密層上吸附的水氧和TiO2具有的光催化作用是光照下封裝的鈣鈦礦太陽能電池性能衰+–減的最主要原因。然后通過單分子層HOOC-R-NH3Cl界面后修飾方法有效提高了電池光照穩(wěn)定性。以上研究表明,ALD技術(shù)可以應(yīng)用在鈣鈦礦電池的致密層制備中,同時(shí)通過界面后處理的方法可以大幅度提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定I性。這些研究
7、將為鈣鈦礦電池的商業(yè)化發(fā)展提供一定的借鑒和參考。關(guān)鍵詞:鈣鈦礦太陽能電池;ALD;界面修飾;光電性能;穩(wěn)定性IIABSTRACTHybridorganic/inorganichalideperovskiteshaveattractedsignificantattentionowingtotheveryrapidprogressintheirphotovoltaicpropertiesovermerefiveyears.Thepowerconversionefficiency(PCE)hasbeenincreasedfrom3.8%in2009
8、to9.7%in2012,andmostrecentlyto19.3%.Thusfar,muchoftheefforthasfocusedonthefabricat