鈣鈦礦型有機(jī)鉛鹵化合物材料制備及其性能研究.pdf

1、鈣鈦礦型有機(jī)鉛鹵化合物材料因其載流子遷移率高、禁帶寬度可調(diào)控以及可低溫溶液合成等優(yōu)點(diǎn)，是制備低成本、高效率太陽能電池的理想材料。目前，吸收層為鈣鈦礦型材料的平板太陽能電池存在著貴金屬對電極材料價(jià)格昂貴以及一步旋涂法難于獲得致密薄膜等問題，制約了其商業(yè)化應(yīng)用。本文采用蒸發(fā)溶劑法和研磨煅燒法制備了性能優(yōu)異的鈣鈦礦型有機(jī)鉛碘化合物（CH3NH3PbI3），探究了一步旋涂法制備致密的CH3NH3PbI3薄膜的最優(yōu)條件。同時(shí)，采用一步旋涂法制備出

2、具有純相結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦型混合鹵素化合物(CH3NH3PbI3-xClx)薄膜，并組裝了平板太陽能電池。進(jìn)而在鈣鈦礦型材料的平板太陽能電池的基礎(chǔ)上，組裝了鈣鈦礦型材料的纖維狀太陽能電池。
　　首先通過控制CH3NH3PbI3前驅(qū)體溶液濃度，旋涂轉(zhuǎn)速以及基底預(yù)熱溫度等條件，采用一步旋涂法制備出致密的CH3NH3PbI3薄膜。薄膜呈樹枝狀，厚度約為750nm，光吸收性能優(yōu)異。帶隙值為1.53eV，波長在400～800nm范圍內(nèi)，光吸收率在

3、85％以上，是太陽能電池理想的光吸收層材料。進(jìn)一步組裝CNTs/P3HT/CH3NH3PbI3/二氧化鈦FTO結(jié)構(gòu)的平板太陽能電池。在標(biāo)準(zhǔn)光源(AM1.5，100mW·cm-2)下，太陽能電池的開路電壓為0.5V，短路電流密度為0.97mA·cm-2，填充因子為0.213，能量轉(zhuǎn)換率為0.104％。
　　其次為進(jìn)一步提高鈣鈦礦型材料的性能，本文用Cl元素部分取代CH3NH3PbI3中的I元素。在制備出CH3NH3PbI3致密薄膜的

4、最優(yōu)條件下制備CH3NH3PbI3-xClx薄膜，控制鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中PbCl2和CH3NH3I的比例（1∶2，1∶3和1∶4），并分別組裝CNTs/P3HT/CH3NH3PbI3-xClx/TiO2/FTO結(jié)構(gòu)的平板太陽能電池。研究表明，在標(biāo)準(zhǔn)光源下，當(dāng)PbCl2與CH3NH3I的比例為1∶3時(shí)，電池的能量轉(zhuǎn)換效率為0.528％，與CH3NH3PbI3平板太陽能電池相比，效率提高了3.8倍。
　　最后設(shè)計(jì)并組裝CNTs/P3H

5、T/CH3NH3PbI3及CH3NH3PbI3-xClx/二氧化鈦/Ti結(jié)構(gòu)的纖維狀太陽能電池，采用排列整齊的TiO2納米管作為電子傳輸層，碳納米管薄膜作為對電極。當(dāng)TiO2納米管管徑約為70nm，長度約為3.455μm時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)光源下，CH3NH3PbI3纖維太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率為0.751％;當(dāng)PbCl2與CH3NH3I的比例為1∶3時(shí)，CH3NH3PbI3-xClx纖維太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率為2.04％。與鈣鈦礦型平板太陽能