NiO在介孔碳对电极钙钛矿太阳能电池中的应用研究

摘要

太阳能光伏发电作为一种有效的新能源开发和利用方式，为人类解决日益严峻的能源和环境问题带来了新的希望。新型有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PVSC）在高转化效率和低成本两方面展示了诱人的前景，使其成为最热门的研究领域之一。
　　对电极和空穴传输材料是PVSC的两大重要组成部分。然而，大多数的钙钛矿太阳能电池一般选择价格昂贵的金属（如Au、Ag等）作为对电极材料，并且通过真空蒸镀方法制备，对设备和制备环境要求高；常用的空穴传输材料一般为有机小分子材料，如Spiro-OMETAD，这类有机材料制备成本高且合成过程复杂，而且光、热稳定性较差。
　　基于上述问题，我们选择介孔碳材料作为PVSC的对电极，不同形态的无机p型氧化镍（NiO）作为空穴传输材料。其中碳对电极由石墨、碳黑等价格低廉的无机粉末材料组成，使用工艺简便的丝网印刷技术制备，适合规模化生产；而碳材料本身具有疏水性，以碳作为对电极的PVSC具有相对较高的稳定性。无机NiO不仅可以有效的传输光生载流子，且材料价格低廉、合成工艺简单、稳定性高，不易分解或被腐蚀。
　　本论文先后研究了 TiO2/NiO/C(MAPbI3)、TiO2/ZrO2/NiO-NS/C(MAPbI3)两种介孔型PVSC。首先将p型NiO纳米颗粒层取代绝缘ZrO2介孔层制备了TiO2/NiO/C(MAPbI3)型电池，证明了NiO的使用能有效改善电池的电荷提取与传输性能，提高电池的光电转化效率。随后，我们将水热合成的结晶性好的二维 NiO纳米片（NiO-NS）作为空穴传输材料应用到TiO2/ZrO2/NiO-NS/C(MAPbI3)型电池中，结果发现器件的整体性能进一步提升，证明了NiO纳米晶片相比NiO纳米颗粒具有更高效的收集与传输空穴的能力。

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1. 绪论

1.1 太阳能电池的发展及研究现状

1.2 钙钛矿太阳能电池的介绍及工作原理

1.3 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的基本结构及研究现状

1.4 本论文的选题依据与研究内容

2. TiO2/NiO/C(MAPbI3)电池的制备，性能优化及表征

2.1引言

2.2 TiO2/NiO/C (MAPbI3) 电池的制备

2.3 TiO2/NiO/C(MAPbI3)电池的表征方法

2.4 结果分析

2.5 本章小结

3. TiO2/ZrO2/NiO-NS/C(MAPbI3) 电池的制备及性能表征

3.1 引言

3.2TiO2/ZrO2/NiO-NS/C (MAPbI3)电池的制备

3.3 TiO2/ZrO2/NiO-NS/C(MAPbI3) 电池的表征方法

3.4 结果分析

3.5 本章小结

4. 结论与展望

4.1 本论文工作总结

4.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录