發(fā)布時(shí)間：2020-05-05 09:07

【摘要】：太陽能是一種可再生的清潔能源,可以解決化石燃料產(chǎn)生的溫室氣體問題,在短短九年內(nèi),鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展迅速,效率已達(dá)到23.2%。為了最大限度地利用太陽光,研究者們對(duì)鈣鈦礦薄膜的帶隙工程進(jìn)行了探究,實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步利用太陽光的方法之一是制備具有梯度帶隙的鈣鈦礦薄膜。本論文通過熱蒸鍍法蒸發(fā)不同質(zhì)量比的MAPbBr3和MAPbI3單晶制備了梯度帶隙混合鹵化物鈣鈦礦薄膜;并采用單源熱蒸鍍法和旋涂法制備了基于MAPbI3吸收層的電池器件,主要研究內(nèi)容如下:(1)采用逆溫結(jié)晶法制備大量的MAPbBr3和MAPbI3單晶樣品,通過熱蒸鍍這兩種鈣鈦礦單晶制備了 7種MAPbBr3/MAPbI3混合鹵化物鈣鈦礦薄膜,MAPbBr3和MAPbI3的質(zhì)量比分別為6:0、5:1、4:2、3:3、2:4、1:5和0:6,每種薄膜的總厚度均約為400 nm。計(jì)算出MAPbBr3/MAPbI3混合薄膜的帶隙隨著MAPbI3與MAPbBr3單晶質(zhì)量的比例逐漸變化,變化范圍為1.43 eV(MAPbI3)到2.28 eV(MAPbBr3)。該研究開發(fā)了一種制備梯度帶隙混合鹵化物鈣鈦礦薄膜的方法,有望應(yīng)用于光電領(lǐng)域,例如串聯(lián)太陽能電池中。(2)通過蒸鍍有機(jī)部分(MAI)與無機(jī)部分(PbI2)不同摩爾比的MAPbI3鈣鈦礦單晶制備成鈣鈦礦薄膜,以及蒸鍍不同質(zhì)量的MAPbI3鈣鈦礦單晶制備不同厚度的鈣鈦礦薄膜,采用不同條件下制備的鈣鈦礦薄膜制備了結(jié)構(gòu)為ITO/Sn02/MAPbI3/Spiro-OMeTAD/Ag的太陽能電池,并對(duì)其光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了測量,探究出單源熱蒸鍍法制備MAPbI3鈣鈦礦太陽能電池的最優(yōu)條件:采用蒸鍍0.6 g MAI:PbI2=1.5:1(摩爾比)的MAPbI3鈣鈦礦單晶而成的薄膜制備太陽能電池,光電轉(zhuǎn)換效率最高,為4.56%。(3)通過單源熱蒸鍍法和一步旋涂法制備了 MAPbI3鈣鈦礦薄膜,并基于兩種方法的薄膜制備了太陽能電池,經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)后者的光電轉(zhuǎn)換效率高于前者,其光電轉(zhuǎn)換效率為14.42%。通過對(duì)構(gòu)成電池器件的兩種薄膜進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)MAPbI3薄膜的結(jié)晶度對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率影響顯著,結(jié)晶度越高,其光電轉(zhuǎn)換效率越高。這為今后高效鈣鈦礦太陽能電池的研究提供了指導(dǎo)。
【圖文】：

加致密均勻，在中等濕度環(huán)境中進(jìn)行退火進(jìn)一步增強(qiáng)了薄膜質(zhì)量。逡逑對(duì)于兩步法，首先用旋涂Ｐｂｌ２溶液在基底，生成？１３１２層，然后在Ｐｂｌ２薄膜上逡逑旋涂溶解在２－丙醇溶劑的ＣＨ３ＮＨ３Ｉ溶液。圖１－３邋（ａ）描述了一步旋涂法和二步旋逡逑涂法技術(shù)所涉及到的步驟。結(jié)晶速度和持續(xù)時(shí)間、操作溫度、溶液粘度和潤濕性逡逑是制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的關(guān)鍵因素。逡逑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與二步旋涂法相比，一步旋涂法更易控制薄膜的形貌，因此逡逑薄膜重現(xiàn)性更好，在控制晶粒生長和提高光電轉(zhuǎn)換效率方面具有更大的潛力。逡逑（ａ）逡逑／邋Ｊｙ邋０ＮＣ－ＳＴＥＰＣ０ＡＴ�。危迹尺娡粒卞义线婂邋邋邋邋邋邋澹穑龋龋樱樱樱蕖�邐ｉｉ媜■逡逑＇、１１；��？逡逑＾邋ｐｈｙｏｍ邋＾邋ＣＨｊＮＨｊｉ／ｉｍ逡逑／邋１逡逑＼Ｍ逡逑ＴＷＯ－ＳＴＥＰ邋ＣＯＡＴＩＮＧ邐＾逡逑．…？邐邐邐邐邐邐邐邐逡逑ｓｏｕｒｃｅ逡逑圖１－３使用不同的沉積方法制備ＭＡＰｂＸ３薄膜：（ａ）基于Ｐｂｌ２和ＭＡＩ混合溶液的一步旋涂逡逑方法，以及Ｐｂｌ２和ＭＡＴ溶液的二步順序旋涂［１９］；邋（ｂ）雙源共蒸發(fā)ＰｂＣｋ和ＭＡＩ［２Ｑ］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＭＡＰｂＸ３邋ｆｉｌｍｓ邋ｕｓｉｎｇ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｍｅｔｈｏｄｓ：邋（ａ）邋ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｅｐ逡逑ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ａ邋ｍｉｘｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｐｂｈ邋ａｎｄ邋ＭＡＩ

逡逑圖１＊４是由氣相沉積和旋涂方法制成的鈣鈦礦薄膜的掃描電子顯微鏡圖像和逡逑構(gòu)建的太陽能電池的截面圖。圖１－４邋（ａ）顯示的氣相沉積制成的薄膜高度均勻，逡逑且全面覆蓋，而圖１－４邋（ｂ）中基于旋涂方法制成的鈣鈦礦薄膜不能夠完全涂覆在逡逑基材上。圖１－４邋（ｃ）和（ｄ）顯示了完整的太陽能電池截面圖；氣相沉積制成的鈣逡逑鈦礦薄膜均勻，旋涂方法制成的薄膜高度光滑，晶粒尺寸很大。圖１－４邋（ｅ）和（ｆ）逡逑是大范圍的截面圖，可以清楚地觀察到，氣相沉積方法制成的鈣鈦礦薄膜幾乎是逡逑平直的，其薄膜厚度約為３３０邋ｎｍ。相反，由旋涂方法制成的鈣鈦礦薄膜形狀為波逡逑浪狀，薄膜厚度在５０邋ｎｍ至４１０邋ｎｍ的范圍內(nèi)變化。逡逑盡管熱蒸鍍法制備的ＰＳＣｓ的ＰＣＥ仍低于旋涂法制備的ＰＳＣｓ，但熱蒸鍍法具逡逑有許多優(yōu)點(diǎn)：可控制各前驅(qū)體的蒸發(fā)速率
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 王雨萌;低溫等離子體輔助真空閃蒸法制備鈣鈦礦太陽能電池[D];北京印刷學(xué)院;2019年

2 賀琦琦;室溫溶液法制備銅摻雜氧化鎳納米粒子應(yīng)用于鈣鈦礦太陽電池及其性能研究[D];南昌大學(xué);2018年

3 張冰;有機(jī)鹵化物CH_3NH_3PbX_3材料光學(xué)性能研究[D];北京交通大學(xué);2017年

4 車敏;基于兩步旋涂法的高性能鈣鈦礦太陽能電池研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2017年

5 孫旭;鈣鈦礦太陽能電池有效層及界面研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

6 柯笑晗;有機(jī)—無機(jī)雜化金屬鹵化物鈣鈦礦薄膜的制備與表征[D];北京交通大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2649873