钙钛矿太阳能电池中CuSCN与金属界面的有机超薄层修饰

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:love916579208
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
有机无机杂化钙钛矿材料因其具有高吸收系数、高载流子迁移率、长载流子扩散长度以及可调控的带隙等优异的光伏性能和低廉的制造成本被逐渐应用于太阳能电池中。随着人们对钙钛矿太阳能电池材料、结构以及制备工艺的不断探索,其能量转换效率已经由2009年的3.8%增长到现在的24.2%,在光伏领域的发展中异军突起,成为最具有发展前景的光伏器件之一。而在钙钛矿太阳能电池中,空穴传输性能在很大程度上影响了整个器件的性能,因此科研工作者们为寻找合适的空穴传输材料做了大量工作。硫氰酸亚铜(CuSCN)具有与钙钛矿材料十分匹配的能级、较高的空穴迁移率、低廉的价格以及多样化的薄膜制备工艺,成为钙钛矿太阳能电池中极具潜力的空穴传输材料。然而,在CuSCN作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池中,CuSCN与金属电极界面存在电势诱导的降解效应,这种界面降解效应严重影响了电池的转换效率与稳定性。因此,避免界面降解对于提高基于CuSCN的钙钛矿太阳能电池的光伏性能具有重要意义。本课题采用甲胺基碘化铅(CH3NH3PbI3)为钙钛矿太阳能电池的活性层,CuSCN为空穴传输层,通过引入间隔层对CuSCN/Ag界面进行修饰,有效地提高了电池的转换效率和长期稳定性。本文第一部分采用溶液旋涂法制备了 CuSCN薄膜,探索了 CuSCN空穴传输层的制备工艺对电池性能的影响。结果显示,CuSCN浓度为50 mg/mL,转速旋涂为2000 rpm,薄膜退火温度为60℃时制备的器件能够达到5.95%的转换效率。本文第二部分以第一部分的器件结构与制备工艺为基础,探索了聚合物poly-TPD修饰CuSCN/Ag界面对钙钛矿太阳能电池性能的影响。当poly-TPD溶液浓度为2.5 mg/mL,旋涂转速为2000 rpm,薄膜退火温度为80℃时制备的器件能够得到10.36%的光电转换效率,提高到原始器件效率的1.7倍。并且器件在空气中放置20天后效率仍能保持初始效率的70%左右。紫外-可见吸收、电化学循环伏安以及荧光光谱的表征结果说明poly-TPD修饰后的器件具有更好的空穴传输性能。原子力显微镜分析表明poly-TPD能够钝化CuSCN薄膜的表面缺陷。接触角测试说明修饰后的器件具有更好的抗湿能力。本文第三部分以第一部分的器件结构与制备工艺为基础,分别探索了两种支化结构分子(CRA-mCP和CRA-TPA)修饰CuSCN/Ag界面对钙钛矿太阳能电池性能的影响。当溶液浓度为4 mg/mL,旋涂转速为3000 rpm,薄膜退火温度为70℃时制备的器件分别能够达到8.69%和11.97%的转换效率,提高到原始器件效率的1.5倍和2.0倍。并且器件在空气中放置20天后效率仍能保持初始效率的76%和80%左右。紫外-可见光吸收、电化学循环伏安以及荧光光谱的表征结果说明与CRA-mCP修饰后的器件相比,CRA-TPA优化后的器件具有更好的空穴传输性能。原子力显微镜分析表明CRA-mCP和CRA-TPA都能够有效地钝化CuSCN薄膜的表面缺陷。接触角测试结果可以看出与未修饰器件相比,修饰后的器件具有更好的抗湿能力。三种有机分子对CuSCN/Ag界面修饰的结果表明:基于三苯胺的poly-TPD和CRA-TPA分子具有比基于咔唑的CRA-mCP分子更好的空穴传输性能,因此poly-TPD和CRA-TPA修饰后的器件能够达到更高的转换效率。而支化结构赋予了CRA-TPA更加优异的成膜性,使其能够进一步改善电池的界面接触,获得更加优异的光伏性能。
其他文献
在生态学的理论基础上,利用定性分析与景观综合评价指数法的定量分析相结合的方法对福建省茫荡山自然保护区的森林景观进行综合评价。景观综合评价指数法选取自然性、珍稀性
执政话语是执政理论的系统表达。改革开放以来党的执政话语完成了一系列创新,这些创新清晰地展示了党的执政方略和执政思路。党的执政话语创新的路径可以概括为:在政治上体现
<正>左宗棠性格豪爽,争强好胜,睥睨一切,不可一世,以自负闻名。在他还没有发迹之前,即夸口说:"吾可大爱,而不可小知;能用人,而不能为人所用。"他能吃健谈,赴宴席,一入座便杯
近日,“台独”组织公布了一份令人目瞪口呆的“民调”,称台湾39岁以下的青年人中,有70.3%会为“独立”而战。“台独”分子敢于如此赤裸裸地扭曲岛内青年人的意愿,充分说明他们视
报纸
本论文介绍了新型复合反应器的研制与开发情况,着重研究了此种反应器的性能特点,并研究了用此反应器处理高浓度有机废水(豆制品废水)的效果。研究结果如下: 1.测定不同填料对充
面对严峻突出的雾霾、污水等环境污染问题,人们对“APEC蓝”、“阅兵蓝”常态化满怀期待。同反腐、社会公平、社会保障、收入分配等话题一道,环境治理也是老百姓最关心的问题
对舞台心理活动的认知,使钢琴演奏者有勇气直面背谱压力和舞台紧张,调节临场前和舞台进行时的心理状态,达到有控制力的理性演奏、充满舞台兴奋感与灵感的演奏表演和忘我融入
本文以PVA为载体,采用冷冻包埋法分别制备了固定化硝化污泥、混合硝化反硝化污泥以及传统活性污泥颗粒,经活化或驯化后在三相流化床中处理氨氮废水。实验结果表明:固定化硝化污
目前企业在开发系统的过程中,越来越依赖工作流技术来处理其流程,而工作流业务的生成是其中重要的一环。目前大部分工作流业务生成系统的结构都是C/S结构,企业在设计工作流业
信息时代背景下,电商的发展使得人们不需外出就可以了解并购买商品,实体商业空间对消费者的吸引力也日渐衰落,然而虚拟商业无法提供实体商业空间中人们的互动体验,人们去往实体商业的目的从单纯的购物需求渐渐往多元的生活需求转变。而游憩空间不仅能够提升商业综合体的空间品质,同时还能提高商业综合体的宣传力度并吸引客流,因此游憩空间在商业建筑发展中的重要性也越来越强。论文在分析信息时代背景下商业综合体游憩空间相关