【摘 要】
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2009年发明以来,钙钛矿太阳能电池因为制备工艺简单,成本低廉等优点业已成为光伏发电领域冉冉升起的新星,光电转换效率从3.8%提升到22.7%,但与37%的效率理论极限还有一定距离
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2009年发明以来,钙钛矿太阳能电池因为制备工艺简单,成本低廉等优点业已成为光伏发电领域冉冉升起的新星,光电转换效率从3.8%提升到22.7%,但与37%的效率理论极限还有一定距离,进一步提高电池效率仍是该领域的研究重点。学者们将提高TiO2多孔层材料电子输送能力作为提高电池效率的一种重要方法。本论文采用溶剂热法和溶胶-凝胶法制备改性纳米二氧化钛晶和浆料,研究改性二氧化钛多孔层材料对钙钛矿太阳能电池性能的影响,并分析研究其影响机理,以期提高在钙钛矿太阳能电池中光生载流子的传输能力,进而提高电池的光电转换效率。主要研究内容如下:1.采用硫酸钛为钛源,油酸为封顶剂制备锐钛矿相方形TiO2多孔层材料,研究了钛源浓度对所制备的钙钛矿电池多孔层微观形貌和电池效率的影响,分析其形成机制,并从电化学的角度分析了多孔层材料对电子传输的影响机理。研究结果表明电池多孔层材料钛源浓度从0.125mol·L-1升高到1mol·L-1,电池转换效率由3.17%提升至7.10%。分析认为钛源浓度的升高,虽然增加了多孔层材料的颗粒尺寸,但{001}高能暴露面的增多,改善了多孔层传输电子的性能,更多电子运送到表面,进而提高了电池性能。2.采用常见的金属如锌、镁、铝作为还原剂,钛酸四丁酯为有机钛源,制备用于钙钛矿电池多孔层的自掺杂TiO2薄膜,研究各还原性金属和浓度对自掺杂TiO2材料形貌和电子传输性能以及对太阳能电池性能的影响,结果表明,锌还原制得的自掺杂TiO2材料的电子传输性能最好,钙钛矿电池效率最高,其根本原因是该材料的导带与FTO导电玻璃和钙钛矿吸光层能级匹配。但由于还原性的金属会分解MAPbX3,使得还原剂锌含量低时,多孔层为自掺杂TiO2材料的钙钛矿电池效率要好于还原剂锌含量高的样品。本文主要特色及创新点是:采用简单方法制备方形TiO2做钙钛矿太阳能电池多孔层材料以及采用自掺杂调节TiO2能带并将其应用于钙钛矿电池中。
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