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TiO_2修饰层对钙钛矿太阳能电池的影响

李鹏申  
【摘要】:摘要:因制备工艺简单,具有高的转换效率以及较低的成本使有机-无机钙钛矿太阳能电池受到学术界的广泛关注,并被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。 本文的目的是通过改变有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备工艺,提高电池的效率,通过SEM、UPS测试和Ⅰ-V测试,对电池的性能进行了具体的研究。主要的研究内容包括: ①采用旋涂法作为薄膜制备工艺,对活性层和修饰层的制备工艺进行优化,将电池效率提高为13.8%。 ②采用液相-气相辅助法制备活性层,通过控制两步法的退火时间和退火温度,提高活性层的表面形貌,进而影响钙钛矿电池的性能。结果表明,退火温度定130℃,退火时间为150min时,器件性能得到较大的优化。 ③通过使用凝胶-溶胶法、钛醇盐气相水解法和TiCl4气相水解法制备致密Ti0:修饰层,探究了致密TiO2修饰层对电池性能的影响。通过研究凝胶液的浓度、制备材料、旋涂速率和退火温度对电池性能的影响,发现凝胶-溶胶法中氯化法效果最优。此外,三种工艺制备的钙钛矿电池,性能对比表面,钛醇盐气相水解法制备的致密TiO2修饰层性能最好。同时,旋涂速率定2000r.p.m,退火温度为550℃,器件性能得到较大的优化。 ④通过改变多孔Ti02的旋涂速率和存放环境(隔氧恒温加热),提高电池的效率。实验确定最佳的旋涂速率为3000r.p.m,保存条件为通有氮气的70℃烘箱。


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