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文檔簡介
1、近年來,基于無杌-有機雜化鈣鈦礦光伏材料的鈣鈦礦太陽電池因其因其制備成本低、光電轉(zhuǎn)換效率提升快而倍受關(guān)注。而真正實現(xiàn)鈣鈦礦太陽電池的實際應用,仍有諸多問題需進一步地探索,如大面積制備及其工藝的穩(wěn)定性等。針對于此,本論文從溶液制備法的工藝優(yōu)化到器件性能的進一步提升,以及大面積制備工藝的開發(fā)等方面開展了研究,具體內(nèi)容包括:
(1)在分步液浸法及兩步旋涂法的基礎(chǔ)上,提出以多步旋涂法沉積鈣鈦礦薄膜,實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽電池高可重現(xiàn)性的制備
2、。一方面,以定量旋涂異丙醇的方式對PbI2薄膜進行預潤濕,并采用旋涂沖洗的后處理工藝改善了鈣鈦礦薄膜的成膜質(zhì)量;另一方面,利用異丙醇和環(huán)己烷的混合體作為溶劑配制CH3NH3I前驅(qū)體溶液,優(yōu)化了PbI2到鈣鈦礦的轉(zhuǎn)化反應。利用上述方法制備的CH3NH3PbI3薄膜晶粒尺寸分布集中,薄膜覆蓋率高、均勻性好,不但有效避免原料試劑的浪費、增強了過程可操作性,而且實現(xiàn)了各項實驗參數(shù)的量化控制。利用該方法制備的鈣鈦礦薄膜使器件光電轉(zhuǎn)換的標準偏差不超
3、過±0.52,器件的可重現(xiàn)性得以顯著增強。
(2)通過溶劑工程與氯添加劑的優(yōu)選組合,實現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜質(zhì)量的提升,獲得了較高效率的鈣鈦礦電池。研究表明,在DMSO溶劑體系下,PbCl2的介入可顯著提升鈣鈦礦薄膜的成膜質(zhì)量,并增強了活性層的光吸收能力;當摻入PbCl2的摩爾百分比為30%時,所得薄膜的形貌、結(jié)晶特性達到相對最優(yōu)狀態(tài),并表現(xiàn)出了較強的光收集能力。在此條件下制備的鈣鈦礦太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率達到14.42%,較無PbCl
4、2添加劑調(diào)控時的效率值提高了36.3%。
(3)提出了基于磁控濺射技術(shù)的鈣鈦礦薄膜沉積方法。首先,使用高純金屬鉛(Pb)靶,以高純Ar、O2分別作為工作氣體和反應氣體,在襯底上濺射PbO薄膜;其次,使PbO薄膜與CH3NH3I前驅(qū)體溶液進行反應,實現(xiàn)了從PbO到CH3NH3PbI3的轉(zhuǎn)化。經(jīng)工藝參數(shù)的優(yōu)化,獲得了質(zhì)量和性能均較優(yōu)的鈣鈦礦薄膜;在此基礎(chǔ)上,進一步制備了介孔結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽電池,實現(xiàn)了13.8%的光電轉(zhuǎn)換效率。
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