基于优化PEDOT:PSS层以提升锡基钙钛矿太阳能电池性能的研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tonight000
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
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)作为第三代太阳能电池,发展现状良好,如今,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已达到25.7%。铅基钙钛矿太阳能电池带来的环境问题限制了其进一步应用。与铅基钙钛矿相比,锡基钙钛矿表现出相似或优越的电子和光学性能,例如更高的载流子迁移率和更长的载流子寿命,有望成为铅基钙钛矿最有希望的替代品。但是锡基钙钛矿吸收层薄膜结晶复杂、生长不可控制且薄膜中的Sn2+在空气中容易被氧化成Sn4+,因此锡基钙钛矿太阳能电池总体性能较差。PEDOT:PSS是PSCs中一种很有前途的空穴传输层(HTL)材料。然而使用PEDOT:PSS会因其吸湿性和酸性而影响电池的稳定性。PEDOT:PSS的酸性会腐蚀ITO电极,吸湿性会导致PEDOT:PSS从环境中吸收水分,从而使钙钛矿吸收层分解。所以优化PEDOT:PSS HTL的性能对于制造具有长期稳定性的PSCs至关重要。PEDOT:PSS空穴传输层的优化,如PEDOT:PSS的p H值、亲水性、功函数、表面形貌和电导率等可以提高PSCs的PCE和稳定性。本文主要通过对空穴传输层(HTL)进行掺杂改性来提升FASn I3锡基PSCs的光电转换效率,研究工作具体如下:(1)探究掺杂改性空穴传输层对器件性能的影响,在原空穴传输材料PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na),制备了不同的器件,器件性能得到提升。EDTA-2Na的掺杂浓度在5.0 mg/m L时,器件的性能最好,光电转换效率达到5%。通过对表面能态的进一步研究表明,EDTA-2Na可以改善PEDOT:PSS层的功函数,从而提高结果器件的Voc,随着EDTA-2Na掺杂浓度的优化,电池的PCE可提高30%以上。(2)在PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的氟化钠(Na F),器件性能得到了提升,最佳器件的掺杂浓度为10.0 mg/m L。最佳器件PCE为5.27%,Voc为0.351 V,Jsc为23.77 m A/cm~2,FF为63.14%。改进器件的Voc、Jsc和FF都有提升。随着Na F掺杂浓度的优化,电池的PCE可提高28%以上。封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时后可以保持82.5%的初始PCE。(3)在原空穴传输材料PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的氟化铷(Rb F),器件性能有所提升,最佳器件的掺杂浓度为5.0 mg/m L,PCE为4.83%,Voc为0.409 V,Jsc为18.84 m A/cm~2,FF为62.76%。通过系统表征,我们发现Rb F掺杂剂在PEDOT:PSS+Rb F复合膜中以及钙钛矿与HTL界面中都发挥着多重作用。
其他文献
柔性和可穿戴电子设备的发展给其能源装置带来了新的挑战。超级电容器是一种同时具有双层电容器高功率密度,电池高能量密度的新型储能装置。然而,传统的超级电容器容易受到各种机械变形的影响,导致液体泄漏、化学腐蚀等安全问题,这些可能会对设备的功能造成不可逆的损害,并使其难以应用于柔性可穿戴电子设备。故内置的能源设备应该重量轻,无液体,以满足便携性的需要。并且这些装置也应该具有高拉伸性、任意变形性甚至自愈能力
学位
数字阅读素养是衡量阅读质量和水平的重要指标,影响了小学生学习知识和认知世界的能力,是其他一切学习能力的核心。我国儿童数字阅读素养并未引起足够重视,尤其对于数字信息定位能力的研究不足。数字阅读中信息定位能力是数字阅读素养的重要组成部分,通过测评了解小学生数字阅读中信息定位能力并有策略地提升至关重要。本文基于成熟的数字阅读素养测评材料选择文学性文本和信息性文本设计眼动实验,测评小学生数字阅读中的信息定
学位
复杂网络因其广泛应用性和学科交叉性的特点,被多个学科领域的学者关注。在复杂网络的动力学研究中,网络的同步控制是一类重要的研究课题。本文基于事件触发脉冲控制策略,对同质网络、异质网络、含有DoS攻击的复杂网络系统分别进行了同步分析,主要结果如下:(1)考虑了一个含有固定耦合时滞的同质复杂网络的同步问题。针对这类复杂网络,基于脉冲控制理论和事件触发机制,提出了一种有效的事件触发脉冲控制策略。其中,当系
学位
无论是分数至上的传统“人灌”课堂,还是信息技术包装的机械化现代“机灌”课堂,都很难真正满足核心素养所提倡的人才培养新诉求。而深度学习,强调自主意义建构、概念内化与迁移、高阶思维等能力的培养,与核心素养有着共同的旨趣。可以说,深度学习正是在教育工作者和研究人员积极回应时代诉求的浪潮中得到了关注,被视为核心素养建设目标实现过程中的重要阶梯,为教育教学改革提供了明确方向。伴随着教育信息化2.0行动的不断
学位
2004年,Geim等人使用机械剥离的简单方法成功制备并观察到单层石墨烯,从此掀起了对二维材料的研究热潮,如何将其开发设计并能够准确应用到新型量子器件上去是近些年凝聚态物理研究领域共同关注的热点课题。本文重点关注了典型的二维石墨烯材料,通过理论推导和数值计算相结合研究和探讨了非共振线性偏振光沿x方向照射石墨烯n-p-n结中的电子回射和Klein隧穿现象。在第一章中,我们主要介绍了石墨烯材料以及碳单
学位
在当代信息技术的高速发展下,网络科学逐渐成为人们关注的热点。网络给人们的日常生活带来了便利,因此对网络的研究也日益广泛。与丰富的单层复杂网络研究成果相比,在现有的复杂网络研究中多层复杂网络的研究正处在兴起阶段。无论是在单层复杂网络还是多层复杂网络中,由于受到参数扰动的影响,网络的节点往往表现出异质的特征。因此,在现实世界中异质复杂网络更加普遍。本文研究的异质多层复杂网络模型主要包括以下几个方面:异
学位
自2004年二维石墨烯材料首次获得实验制备以来,许多二维材料相继被成功制备和研究,因其维数受限为自旋电子学和超导电子学等研究注入了新的活力,迅速成为凝聚态物理和材料科学等领域的重点关注对象之一。其中,自旋电子学的目标是利用电子的自旋自由度调控来制造新型信息存储和逻辑器件,人们期望通过使用石墨烯类材料的低维受限结构实现高效能、低功耗自旋逻辑器件,并对其异质结输运性质表现出了极大兴趣。另一方面,通过研
学位
能源互联网背景下智慧园区所涵盖的能源种类逐渐增加,且园区内分布式新能源、电动汽车充电桩、新型电力电子器件等终端设备接入量呈爆发式增长,均对园区电力通信网络产生重大影响。特别地,智慧园区内的电力终端在不同运行状态下对通信需求的不同,使得传统一一对应的通信方式已经不能应对终端通信需求的动态变化。现实中,园区内密集部署着各类无线通信基站,然而异构通信网络之间的通信协作中必然存在通信覆盖范围的折叠。此时,
学位
平面反射阵列天线是使用具有移相功能的贴片单元组成阵列,实现反射波束按要求偏转的天线阵,具有便于加工、低剖面、易共形的特点,被广泛应用于卫星通信、雷达探测、航空航天等领域。随着航空和电子技术的飞快发展,人们对反射阵列天线进一步提出了多功能、多波束、可重构等新的需求。因此,在平面反射阵列天线的研究基础上,积极开展波束可重构反射阵列天线的研究,对于满足现代无线通信系统的需求具有极其重要的意义。本文研究了
学位
新型清洁能源的开发与利用是解决环境危机和资源枯竭问题的重要手段,其中太阳能在新能源中是化石燃料的理想替代者。开发太阳能的目的在于将源源不断的能量转化成可以被直接使用的电能或得以存储的化学能等。目前光伏器件和光催化分解水是新能源开发的研究热点,但是由于块材本身的限制,很难通过实现高光电转化效率应用到光伏器件中,同样也在探索成为高效催化剂的目标上有着重重阻碍。而二维材料具有许多优点,如可调节的带边,与
学位