發(fā)布時間：2020-05-16 23:23

【摘要】：經(jīng)濟的高速發(fā)展需要大量的能源需求,這導致了傳統(tǒng)能源的急劇短缺和價格上漲,環(huán)境也遭到了惡化。但是,新能源的發(fā)展能夠很有效地解決這個問題。其中,通過利用光伏效應將光直接轉(zhuǎn)化為電的太陽能電池器件是備受大家關(guān)注的新能源技術(shù)之一,具有高效率、低成本、制備簡便的優(yōu)點,鈣鈦礦被認為是最具有發(fā)展前景的太陽能電池之一,當前鈣鈦礦太陽能電池最高效率已達23.6%。然而,穩(wěn)定性及Pb含量是阻礙其大規(guī)模商業(yè)化進程的主要原因。針對上述問題,本文采用旋涂法制備疏水層酞菁錫薄膜修飾鈣鈦礦以提高器件穩(wěn)定性;其次,以CaBr_2摻雜到無機鈣鈦礦CsPbBr_3中,以降低其中有毒鉛的含量,并探究Ca~(2+)摻雜量對電池器件性能的影響,詳細內(nèi)容和結(jié)論如下:以酞菁錫(SnPc)薄膜作為疏水界面修飾層,通過溶液旋涂法將其制備在MAPbI_3鈣鈦礦表面進行修飾。掃描電鏡(SEM)測試表明酞菁錫薄膜在鈣鈦礦表面均勻分布,從而有利于后期薄膜生長制備;疏水角和原子力顯微鏡(AFM)測試結(jié)果表明酞菁錫具有性能,分布均勻的疏水薄膜能夠有效阻擋水分進入到鈣鈦礦中;光致發(fā)光光譜(PL)和阻抗譜圖(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)測試結(jié)果分析表明,能帶匹配的酞菁錫修飾層能夠增強載流子傳輸速率,降低界面中電子和空穴的復合的機率;光伏性能測試表明,基于FTO/TiO_2/MAPbI_3/SnPc/Spiro-OMeTAD/Au的電池器件獲得光電轉(zhuǎn)換效率的明顯提高,1mg/ml酞菁錫(SnPc)修飾的電池器件光電轉(zhuǎn)換效率比原始的PCE=13.2%增加到PCE=15.62%;并且在環(huán)境條件為(25℃,相對濕度RH=30%)下90天,器件還能維持86%的高穩(wěn)定性效率;然而,未經(jīng)修飾的電池器件的長期光電轉(zhuǎn)換效率60天后只維持原始的10%。利用兩步法制備無機鈣鈦礦CsPbBr_3薄膜,并通過摻雜CaBr_2來減少Pb含量,通過掃描電鏡(SEM)分析不同含量Ca~(2+)對鈣鈦礦薄膜晶粒形成的影響,5%Ca~(2+)摻雜時能夠促進晶粒長大;X射線光電子能譜(XPS)測試和電子探針(EPMA)成分分析表明Ca~(2+)成功摻雜到鈣鈦礦上并且均勻分布在鈣鈦礦表面;原子力顯微鏡(AFM)測試分析表明一定量的Ca~(2+)摻雜能夠降低表面粗糙度;光伏性能測試表明,基于不同含量Ca~(2+)摻雜的CsPbBr_3鈣鈦礦太陽能電池器件具有不同光電轉(zhuǎn)換效率,并在5%Ca~(2+)含量時展現(xiàn)出最優(yōu)的光電轉(zhuǎn)換效率PCE=8.16%,相比未摻雜電池器件PCE=7.21%提升了13%。
【圖文】：

1. 緒論引言著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展及人口的急劇膨脹，導致全世界的能源需求也在不然而，對于目前來看，由傳統(tǒng)能源生產(chǎn)及消費帶來的環(huán)境問題愈加嚴重，燃料的快速枯竭威脅到了各國的能源安全問題。據(jù)專家預測，在未來的 20球能源總消耗將比現(xiàn)在增加 40%左右[1]。因此，清潔可再生能源的發(fā)展將成大趨勢。屬于清潔能源有太陽能，風能，物質(zhì)能，潮汐能等等，由于生物低、地域分布不均勻的原因，影響了生物質(zhì)能的大規(guī)模的發(fā)展。相對而言、利用率充分的太陽能是最具有發(fā)展?jié)摿Φ腫2]。只要將太陽單次輻射到地球0.05%就能夠滿足全球能源總消耗量。在科研工作者的不懈努力下，太陽能利得飛速的發(fā)展，以及生產(chǎn)成本的降低，，促進了太陽能電池的廣泛商業(yè)化應用[

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文礦材料作為光吸收層吸收光并分離出電子和空穴對[10]。第三代新型太陽能電池在研人員幾年的研究進展下，光電轉(zhuǎn)換效率得到了突飛猛進的進展，由于其具有比簡單的制備方法，低廉的價格，綠色環(huán)保等優(yōu)點，促使他們有望成為下一代商業(yè)太陽能電池。其中，鈣鈦礦太陽能電池無疑是當今太陽能電池研究的重大熱門。1.2 展示了太陽能電池的近四十年來研究進展報告。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 鄧慶維;黃永光;朱洪亮;;25%效率晶體硅基太陽能電池的最新進展[J];激光與光電子學進展;2015年11期

2 魏靜;趙清;李恒;施成龍;田建軍;曹國忠;俞大鵬;;鈣鈦礦太陽能電池:光伏領(lǐng)域的新希望[J];中國科學:技術(shù)科學;2014年08期

3 孟慶波;;量子點太陽能電池技術(shù)概況[J];新材料產(chǎn)業(yè);2013年03期

4 蔣榮華,肖順珍;硅基太陽能電池與材料[J];新材料產(chǎn)業(yè);2003年07期

本文編號：2667514