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《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》 2017年
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钙钛矿型太阳能电池制备方法的研究

赵艳红  
【摘要】:新型薄膜太阳能电池领域中,钙钛矿太阳能电池近年来发展迅速,在短短几年的时间里,最高光电转化效率从3.8%迅速提高到22.1%,超过了量子点敏化太阳能电池和有机聚合物太阳能电池,得到了越来越多的关注。钙钛矿型太阳能电池包括电极材料,电子传输层,钙钛矿吸光层,空穴传输材料等全部或部分结构,其中钙钛矿吸光层是电池性能的关键影响因素。在材料制备方面,制备方法决定结构,结构决定性质,所以钙钛矿材料的制备方法决定电池的性能。在过去的几年中,人们对钙钛矿的制备方法有了很多突出的工作,电池性能取得了巨大进步。本文围绕两步多次沉积方法制备钙钛矿吸光材料展开了研究,并且取得了以下成果:首次将多次沉积方法应用于制备纯相FAPbI_3钙钛矿太阳能电池。结果表明,用该方法制备纯相FAPbI_3钙钛矿太阳能电池,不会产生δ非钙钛矿黄相,并且制备得到的薄膜取向性良好,结晶性和稳定性也得到了很大的提高,并且薄膜晶粒出现非正常生长,晶粒尺寸达到了微米量级。通过控制沉积滴数,可以有效控制剩余碘化铅量及反应进度。较好的薄膜性质是高效率的基础,用该方法制备的纯相FAPbI_3钙钛矿电池最高效率达到17.66%。我们在制备过程中加入少量的MAI,对FAI进行替换,使得整体电压和效率得到明显提高,最优比例为摩尔比RFAI/MAI=6:4,在最优比例下,制备的电池最高效率达到19.3%。该工作为发展和制备高效FAPbI_3和混合阳离子钙钛矿电池提供了一个可靠有效的方法。首次通过研究FAI和MAI不同阳离子与PbI2反应过程中成核生长过程,对两步法中阳离子沉积过程进行调控,进而调控钙钛矿生长过程。将两步法沉积过程中第二步用纯相溶液依次沉积—原位离子交换法,并研究和表征了沉积和退火过程中的成核反应过程。结果表明,用该方法可以制备出结晶性良好,晶粒尺寸大,形貌良好的混合阳离子钙钛矿薄膜。通过对沉积和退火后薄膜性能的表征,对沉积过程和成核生长过程进行了研究,我们发现,用原位离子交换法制备薄膜可以先沉积MA+,与碘化铅反应形成致密的小晶粒层钙钛矿薄膜,后面沉积FA+,FA+与MA+相互扩散并替换,使得薄膜的成分梯度分布,FA+不容易与碘化铅反应形成钙钛矿晶粒,但是FA+相对比较容易与钙钛矿反应对MA+进行替换,从而形成较均匀且致密的薄膜。FA+后沉积过程,有利于辅助晶粒长大,晶粒尺寸达到微米量级。我们用该方法制备的最优条件下的钙钛矿太阳能电池最高效率突破20%,达到20.44%。该工作对两步法中多次沉积方法进行了改进,并研究了沉积和退火过程,对进一步改进钙钛矿材料的制备工艺具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 Huiyin Zhang;Jiangjian Shi;Juan Dong;Xin Xu;Yanhong Luo;Dongmei Li;Qingbo Meng;;A repeated interdiffusion method for efficient planar formamidinium perovskite solar cells[J];Journal of Energy Chemistry;2015年06期
2 姚鑫;丁艳丽;张晓丹;赵颖;;钙钛矿太阳电池综述[J];物理学报;2015年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢小银;刘冠辰;徐重阳;柳志海;;在电子传输层中掺杂二氧化钛纳米粒子提高反式钙钛矿太阳电池的效率[J];科学技术与工程;2017年33期
2 封科军;赖双权;覃源寿;邵光;;用于钙钛矿太阳能电池的噻吩衍生物空穴传输材料的合成与表征[J];惠州学院学报;2017年03期
3 魏淑贤;李邵仁;鲁效庆;;ABX_3型钙钛矿材料光电特性实验设计[J];实验技术与管理;2017年05期
4 万婷婷;朱安康;郭友敏;汪春昌;;钙钛矿太阳能电池:从高效率到稳定性[J];材料导报;2017年05期
5 Xinzhe Min;Pengchen Zhu;Shuai Gu;Jia Zhu;;Research progress of low-dimensional perovskites:synthesis,properties and optoelectronic applications[J];Journal of Semiconductors;2017年01期
6 石琳;王振龙;白学林;苏文涛;张甲;;气相沉积法制备有机—无机杂化钙钛矿研究进展[J];节能技术;2016年06期
7 朱波;;钙钛矿太阳电池专利技术概述[J];电子测试;2016年19期
8 檀满林;马东超;符冬菊;马清;李冬霜;王晓伟;张维丽;陈建军;张化宇;;银纳米相吸收增强型钙钛矿太阳电池薄膜的制备及性能研究[J];无机材料学报;2016年09期
9 赵兹罡;牛永强;赵洋;宋清华;忻灵;鲁效庆;;甲脒基铅卤钙钛矿结构及光电特性的第一性原理研究[J];化学学报;2016年08期
10 黄鲁成;王静静;李欣;王立章;;基于论文和专利的钙钛矿太阳能电池的技术机会分析[J];情报学报;2016年07期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 朱立峰;石将建;李冬梅;孟庆波;;多孔TiO_2层厚度对钙钛矿太阳能电池性能的影响[J];化学学报;2015年03期
2 Junyan Xiao;Jiangjian Shi;Dongmei Li;Qingbo Meng;;Perovskite thin-film solar cell: excitation in photovoltaic science[J];Science China Chemistry;2015年02期
3 Wen-Hua Zhang;Bing Cai;;Organolead halide perovskites:a family of promising semiconductor materials for solar cells[J];Chinese Science Bulletin;2014年18期
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