石墨炔和銅鋅硫在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池界面中的應(yīng)用.pdf

1、鈣鈦礦由于其高吸收系數(shù)、高電荷遷移率、大的電子空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度、低廉的成本、簡(jiǎn)易的制備工藝和高效率等優(yōu)點(diǎn)，引起能源領(lǐng)域研究者的密切關(guān)注。最近幾年隨著新材料的設(shè)計(jì)、制備工藝的優(yōu)化和界面調(diào)控，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速，其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破22％，但它離實(shí)際應(yīng)用還有很大的差距，因此仍需在材料和工藝上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的突破。界面性質(zhì)和載流子的平衡運(yùn)輸對(duì)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的提高和穩(wěn)定性的改善起著至關(guān)重要的作用，因此，本論文的內(nèi)容主要圍繞鈣鈦礦的界面層

2、展開(kāi)，分為如下三個(gè)部分：
　　1近年的研究表明碳材料對(duì)鈣鈦礦界面層能起到很好的調(diào)控作用，而新型二維碳材料石墨炔（GD）具有優(yōu)良的電性能，我們利用石墨炔分別對(duì)正型平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的陰極和陽(yáng)極界面進(jìn)行修飾，旨在改變器件電流偏低的現(xiàn)狀，制備出高效鈣鈦礦器件。根據(jù)修飾前后的器件效率、形貌和接觸角變化得知石墨炔即可修飾陰極界面也可修飾陽(yáng)極界面，但石墨炔修飾陰極界面TiO2時(shí)，不利于鈣鈦礦前體溶液的旋涂，因而提升效果有限。
　

3、　2在第一部分的基礎(chǔ)上，將石墨炔摻雜到倒置鈣鈦礦器件的電子傳輸層PCBM中來(lái)提高其電子傳輸性能，器件ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM:GD/C60/Al獲得14.8%的光電轉(zhuǎn)換效率，與純PCBM為電子傳輸層的器件相比，摻雜石墨炔后平均器件效率提升28.7%(13.9% vs10.8%)。相關(guān)表征表明：短路電流密度（Jsc）和填充因子（FF）的增大是由于PCBM摻雜石墨炔后能更好的覆蓋鈣鈦礦層，電子傳輸

4、層導(dǎo)電性和電子遷移率得到提高，界面處的電子抽取能力增強(qiáng)。同時(shí)摻雜石墨炔后器件的滯后性得到改善，以及工作條件下器件的穩(wěn)定輸出效率可達(dá)14.4%。表明網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良導(dǎo)電性的石墨炔在光伏領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　3有機(jī)空穴傳輸層PEDOT:PSS易吸水，它的弱酸性容易腐蝕ITO造成鈣鈦礦器件不穩(wěn)定。本文采用簡(jiǎn)單易操作的非熱注射法，合成出銅鋅硫三元納米材料經(jīng)過(guò)組分確定和性質(zhì)表征后，將其作為替代PEDOT:PSS的無(wú)機(jī)空穴傳輸層應(yīng)用到倒