基于Tio2/PCBM阻挡层的平面异质结钙钛矿太阳能电池的制备与表征

摘要

近年来，由于具有较高的能量转换效率、简便的制备工艺，有机-无机钙钛矿太阳能电池受到了广泛的关注。自2009年有机-无机钙钛矿太阳能电池问世以来，其能量转化效率从最初的3.8％急剧跃升至20.1％，但是目前研究较广的有机-无机钙钛矿太阳能电池中介孔材料的使用不但增加了太阳能电池的成本，同时介孔材料的随机分布也不利于对钙钛矿太阳能电池工作机理的进一步研究。在此背景下，通过实验探索了平面异质结有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，深入研究了钙钛矿太阳能电池制备工艺、有源层组分调控、阻挡层结构对钙钛矿太阳能电池的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴摸索了平面异质结钙钛矿太阳能电池的制备工艺，通过‘两步溶液法’成功制备出平面异质结钙钛矿太阳能电池，器件的开路电压Voc达到0.77V，能量转化效率达到4.67％，短路电流密度Jsc达到17.09mA/cm2，填充因子FF达到0.37；⑵通过对钙钛矿材料进行组分调控，使用‘两步溶液法’将平面异质结钙钛矿太阳能电池的性能提升了80％，器件的开路电压Voc达到0.96V，能量转化效率达到9.53％，短路电流密度Jsc达到18.86mA/cm2，填充因子FF达到0.53；⑶利用溶剂工程和‘一步溶液法’制备出了能量转化效率PCE超过10％的平面异质结钙钛矿太阳能电池，器件的开路电压Voc达到0.98V，能量转化效率PCE达到10.77％，短路电流密度Jsc达到19.70mA/cm2，填充因子FF达到0.56；⑷研究了阻挡层对钙钛矿电池性能的影响，通过优化阻挡层结构与工艺，制备出了能量转化效率PCE超过15％的平面异质结钙钛矿太阳能电池，器件的开路电压Voc达到1.04V，能量转化效率PCE达到16.12％，短路电流密度Jsc达到21.96mA/cm2，填充因子FF达到0.71。

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第一章 研究背景

1.1能源结构

1.2太阳能电池的发展

1.3太阳能电池的市场

1.4有机-无机钙钛矿太阳能电池的出现与发展

1.5有机-无机钙钛矿太阳能电池的优势

1.6本文研究的主要内容

第二章 有机-无机钙钛矿材料的性质

2.1钙钛矿材料的结构

2.2有机-无机钙钛矿材料性能

2.3有机-无机钙钛矿材料的制备方法

2.4本章小结

第三章 有机-无机钙钛矿太阳能电池的主要参数与结构

3.1有机-无机钙钛矿太阳能电池的主要参数

3.2有机-无机钙钛矿太阳能电池的结构

3.3有机-无机钙钛矿太阳能电池的伏安曲线

3.4本章小结

第四章 有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备

4.1实验药品

4.2实验仪器

4.3实验方案

4.4材料表征

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1 平面异质结有机-无机钙钛矿太阳能电池性能总结

5.2平面异质结有机-无机钙钛矿太阳能电池的发展

5.3结束语

参考文献

致谢

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