TiO2/CH3NH3PbI3/CuI钙钛矿薄膜太阳能电池

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由于能源危机和环境问题日渐尖锐,人们试图寻求更加廉价和清洁的能源来解决此问题,太阳能这种能源被人们所注意,利用太阳能的方式最有效的途径之一就是太阳能电池。而钙钛矿太阳能电池自从2009年被提出之后,在十年的时间里太阳能的转化效率就迅速从3.8%提升到23.7%,已经基本达到硅电池和化合物太阳能电池的几十年发展。不仅是由于钙钛矿本身独特的性质(例如合适的带隙,高消光系数,长的载流子扩散长度和载流子寿命等),而且和钙钛矿材料本身与电子传输层以及空穴传输层的能带匹配度,电子空穴的传输率有关。本论文主要是针对一种最普通的钙钛矿太阳能结构FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/CuI/Au的制备,通过一种新方法溶液蒸镀-浸泡法实现钙钛矿薄膜质量的优化进而达到提高太阳能电池性能的目的。(1)通过对TiO2前驱体溶液的调控制备出TiO2纳米棒、纳米管以及纳米片,实现各种纳米材料的精准制备,为电子传输层和钙钛矿层提供一个良好的界面接触,进而实现提高钙钛矿太阳能电池的转化效率。(2)使用新方法溶液蒸镀-浸泡法实现高质量的钙钛矿薄膜的制备。首先通过调控前驱体PbI2的浓度,实现多孔PbI2的制备,由于PbI2的孔洞的存在,有助于MAI完全扩散到整个PbI2薄膜的内部,实现PbI2的完全转化,并且孔洞为CH3NH3PbI3提供了足够的生长空间,进而实现钙钛矿晶粒的增大,提高了钙钛矿薄膜的质量。使用碘化亚铜(CuI)为空穴传输层制备出的太阳能电池效率最高为6.14%,而传统的蒸镀浸泡法效率最高为4.69%,和使用传统的蒸镀浸泡法相比性能提高了近30%。
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