热压工艺调控钙钛矿薄膜质量及光伏性能的研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoyoyu2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钙钛矿太阳电池(PSCs)因为具有优异的光伏性能在近十年来受到研究者的广泛关注。到目前为止,作为最具有潜力的光伏材料,钙钛矿太阳电池的认证效率已突破了25%。然而,钙钛矿薄膜容易受到空气中水、氧、光等外在因素的影响造成其器件性能的下降,这也是阻碍钙钛矿太阳电池进行可持续发展和商业化应用的首要因素。多晶钙钛矿薄膜由于在成膜过程中存在大量的晶核和较小的晶粒,通常具有高密度的缺陷。这些缺陷通常被认为是钙钛矿太阳电池产生非辐射性复合的源头,严重损害了其光伏性能。因此,钙钛矿吸光层的质量对钙钛矿太阳电池的性能和稳定性至关重要。为达到优化薄膜质量的目的,在本论文中,我们开发了一种新的策略来制备具有合适晶粒尺寸晶粒的钙钛矿薄膜,对高性能钙钛矿太阳电池的发展具有重要意义。高质量的钙钛矿薄膜是制备高效太阳电池的先决条件。通过引入平面热压来促进钙钛矿膜的重结晶,从而获得大晶粒、光滑表面的高质量钙钛矿膜。此外,在钙钛矿薄膜表面引入疏水的三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷(FAS)低聚物作为双功能屏障层,能够钝化缺陷和保护钙钛矿膜。经平面热压处理的钙钛矿电池光电转换效率(PCE)由18.35%提升到20.52%。并且由于晶界的减少和FAS低聚物的积极作用,优化后的器件表现出更优越的湿度稳定性。二维(2D)钙钛矿太阳电池由于光吸收差和电荷传输受限,造成其效率较低,限制了其作为光伏器件的应用。为应对挑战,我们提出了通过图案化压印工艺制备高质量的图案化二维钙钛矿薄膜来获得高效的钙钛矿太阳电池。在图案化压印过程中,二维钙钛矿薄膜在模板产生定向压应力的作用下发生重结晶,诱导高n相晶体生长,以实现更好的载流子分离和传输。同时,图案化薄膜具有更好的光吸收和增加的界面接触。最终,基于图案化二维钙钛矿薄膜的器件的光电转换效率高达18.10%,并提高了总体稳定性。
其他文献
有机硼酸酯是一类重要的有机合成中间体,被广泛应用于化工、医药和材料等领域。烯基偕二硼酸酯和芳基硼酸酯是制备多取代烯烃和芳烃的重要合成砌块。由于具有高原子经济性,末端炔烃的碳氢键硼化/硼氢化反应和芳烃的碳氢键硼化反应无疑是这两类化合物最理想的合成方法。目前,虽然这两类反应均有相关报道,然而其大都需要昂贵过渡金属催化实现。利用简单廉价的过渡金属或无金属催化将末端炔烃和芳烃转化为烯基偕二硼酸酯和芳基硼酸
学位
联烯是具有两个连续C=C的累积体系,在农药、药物和材料合成中有着十分广泛的应用。长期以来,联烯被人们认为是一种高度不稳定的不饱和有机物。由于这个原因,联烯的合成及其应用受到了很大的阻碍。随着金属有机化学的不断发展,用过渡金属催化合成联烯成为人们关注的焦点。有机含氟化合物由于其独特的物理化学性质在人们的生产生活中有着重要的作用。目前烷基氟、烯基氟、芳基氟和酰基氟化合物的合成在有机氟化学中都得到了广泛
学位
相变材料因其在传感器、可切换介电器件、光电技术、环境检测器、数字处理等方面的潜在应用而受到广泛关注。近年来,人们在寻找相变材料这一领域做出了很多努力,发现基于冠醚的主客体化合物更可能成为相变材料。因为冠醚基主客体化合物更可能出现局部扭曲或旋转运动,从而诱导有序-无序型结构相变,并伴有铁电性、铁弹性、介电和非线性光学效应等的突变。冠醚的孔结构具有离子选择性。冠醚不仅对钾离子具有高亲和力,而且可以与质
学位
基于硒和硅元素的重要性,以及有机硒或硅化合物广泛地存在于多种有价值的分子骨架中,如何以绿色的方法构建含硒和含硅化合物一直是合成化学领域的热点之一。近年来为响应绿色环保的合成理念,电化学得以快速发展。电有机合成化学与传统化学反应不同的是,以电流代替了传统的氧化还原试剂,甚至在一定程度上避免了过渡金属催化剂的使用,从而大大降低了传统合成过程中对环境的污染。因此,电有机合成化学是一种值得发展的绿色环保合
学位
在当前工业发展过程中,挥发性有机物(VOCs)的排放量越来越大,不但对环境造成了污染,而且对人类的身体健康也造成了一定的威胁。因此,寻找效率高、价格低廉且可持续的方法用于VOCs排放的消除非常有必要。目前VOCs的治理技术主要包括回收技术和降解技术,其中降解技术中的催化燃烧法是一种高效且简单的处理方法。VOCs在催化剂的作用下,能够深度氧化生成H2O和CO2。在目前研究的催化剂中,贵金属和非贵金属
学位
近些年,随着全球化石能源的不断消耗,可持续储能装置的研究与开发越来越受到重视。在各种储能器件中,超级电容器因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、化学稳定好、无毒环保等优点而备受关注。然而,超级电容器能量密度低这一缺点,限制了其在储能领域的进一步应用。因此,为客服这一缺点,电极材料和电解液性能的提高至关重要。金属氮氧化物、导电聚合物、石墨烯和碳纳米管等材料虽然能提供较高的赝电容提升电容器的能量密
学位
将光催化材料构建成三维有序大孔(3DOM)结构可提升传质效率、缩短载流子迁移距离和增加反应位点,从而提高光催化产氢速率。钽系半导体光催化材料主要由钽的氧化物、氮(氧)化物以及钽酸盐类材料组成,作为太阳能分解水制氢材料的重要成员已经得到了广泛的研究。然而,钽系光催化材料的制氢效率却由于低的表面积,高的载流子复合率等问题无法进一步提升。本论文将以三维有序大孔结构为基础,探索在钽基光催化材料的结构和应用
学位
CO2甲烷化反应是具有前景的解决能源和环境问题的手段之一,深入研究该反应不仅在能源、环境等领域具有重要意义,而且能够为CO2加氢生产其他低碳化合物提供理论指导。设计具有高低温反应活性、选择性的催化剂是CO2甲烷化反应的关键。研究反应机理有助于理解活性中间体与活性位点的关系,助力催化剂的合理设计。本文通过Cr掺杂改性,设计了具有高低温活性的Ru/Ti1-δCrδOx和Ru/Cr2O3/Al2O3催化
学位
迄今为止,癌症依旧是危害人类健康的主要杀手之一,癌症的攻克一直是人类面临的亟需解决的重大问题之一。化疗是治疗癌症的主要手段,但化疗药物在使用的同时更是伴随着不可避免的毒副作用,会损伤正常的组织与细胞。随着纳米医学的飞速发展,利用纳米载体对化疗药物进行负载可以大幅度减少药物的毒副作用,提高治疗效果。本研究工作以二维纳米材料MXene金属碳化钛(Ti3C2)为抗癌药物的载体,针对此种材料在药物输运方面
学位
太阳能是解决能源短缺危机和严重环境污染问题的理想能源。利用太阳能光催化分解水制氢是一种绿色环保技术。该技术具有解决环境污染和能源短缺问题的潜力,因而受到了广泛关注。具有层状结构的三元金属硫化物,ZnIn2S4是一种典型的可见光响应型催化剂,具有毒性低、结晶度好、化学性质稳定等优点是目前比较有研究价值的光催化制氢材料。但因单独的ZnIn2S4在可见光下的催化活性不高从而限制了实际应用。因此研究和开发
学位