银纳米相吸收增强型CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜及电池的制备研究

摘要

能源短缺和环境污染越来越制约人类的可持续发展，具有完全可持续发展特性的太阳能发电产业一定会发挥非常巨大的作用。但现在市场上广泛应用的光伏电池实际转换效率仅在15％左右。所以提高光电转换效率成为能源领域广泛关注的焦点问题。在钙钛矿薄膜太阳能电池内部掺杂纳米金属点，可以增加钙钛矿吸收层的光吸收性能，进而增强太阳能电池的光电流，促使太阳能电池光电转换效率提高。
　　本文制备了钙钛矿薄膜和太阳能电池各层薄膜，包括TiO2致密层，Al2O3介孔层，CH3NH3PbI3钙钛矿吸收层，Spiro-OMeTAD空穴传输层和Ag电极。尤其研究了热处理温度，时间和溶液浓度对CH3NH3PbI3钙钛矿晶粒和薄膜性能的影响，确定最佳工艺参数以及溶液最佳浓度，制备了晶粒尺寸500nm，薄膜厚度700nm且薄膜覆盖率好的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜。采用化学还原法制备Ag纳米颗粒，研究了PH值、PVP和TEOS对Ag@SiO2纳米颗粒结构及性能的影响，得到了银核粒径约70nm，二氧化硅壳层厚度约40nm，颗粒饱满的核壳结构Ag@SiO2纳米颗粒。采用激光粒度仪、XRD、S EM、TEM和UV-Vis等表征手段对以上材料进行表征。
　　将Ag纳米相（Ag纳米颗粒，Ag纳米线，Ag@SiO2纳米颗粒）与Al2O3介孔层以一定比例混合，然后在介孔层上制备CH3NH3PbI3钙钛矿吸收层，得到Al2O3/CH3NH3PbI3复合薄膜，对该复合薄膜进行光吸收性能测试。测试结果表明，将Ag纳米颗粒，Ag@SiO2纳米颗粒，Ag纳米线掺杂到CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中可以明显的增加该薄膜的光吸收性能。将Ag纳米相掺杂到的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜太阳能电池后，Ag纳米颗粒和Ag纳米线会增加载流子传输路径，导致电子空穴对再复合率提高，光电流减小，仅有Ag@SiO2纳米颗粒对太阳能电池的光电转换效率具有增强作用。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究目的和意义

1.2 CH3NH3PbI3薄膜太阳能电池

1.3 CH3NH3PbI3薄膜太阳能电池的研究进展

1.4 Ag纳米相的制备原理

1.5主要研究内容

第2章 实验设计与研究方法

2.1 引言

2.2 实验试剂

2.3 实验设备和仪器

2.4 材料制备方法和实验原理

2.5 检测与分析

第3章 Ag纳米相和CH3NH3PbI3薄膜制备工艺研究

3.1 引言

3.2 Ag纳米颗粒的制备及表征

3.3 Ag@SiO2纳米颗粒制备及表征

3.4 CH3NH3PbI3薄膜制备及表征

3.5 本章小结

第4章 Ag纳米相/CH3NH3PbI3复合薄膜制备及性能的研究

4.1 引言

4.2 Ag纳米相对CH3NH3PbI3吸收性能的影响实验设计

4.3 Ag纳米相对CH3NH3PbI3吸收性能影响

4.4 Ag纳米相对CH3NH3PbI3薄膜太阳能电池性能的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢