钙钛矿太阳能电池新型光阳极电荷传输性能的研究

摘要

钙钛矿太阳能电池由于其成本低廉，工艺简单，使其成为研究的热点，自2009年以来，效率从3.9％提高到20.1%，发展迅猛。平板电池具有结构简单的优势，也成为研究热点，但它的滞回现象严重；介孔型电池结构复杂，滞回现象没有平板严重，但是电荷在介孔层上的复合严重，因此我们从以上两点出发，探索能改善其性能的实验方法。
　　我们将α-氧化铁作为电子传输层应用在平板电池里面，和传统的二氧化钛相比，展现了较小的滞回现象和较高的稳定性。由于α-氧化铁与空穴传输层之间有较高的电势，使得它具有更有效的电荷提取、运输和较小的电荷复合，以及较高的稳定电流。因此，钙钛矿层与α-氧化铁界面电荷积累显著减少，使得J-V测试对扫描速度和方向不太敏感。此外，α-氧化铁的平板电池显示了良好的稳定性，当暴露于环境空气30天的时间，效率仅降低约5%，这归因于α-氧化铁的疏水性。
　　为了提高电荷传输和收集，热电材料钴酸钠纳米纤维通过静电纺丝的方法，和二氧化钛形成同轴的核壳结构，和浆料二氧化钛以一定的比例混合在一起，然后应用在钙钛矿太阳能电池中。钴酸钠/二氧化钛核壳结构的加入，在热电动势的驱动下使得电子定向移动，因此可以加速电子从钙钛矿层传输到电子传输层。我们的研究结果表明，在光阳极产生热电动势推动电子传输和收集，从而抑制电荷复合。而且电子的注入效率也有提高，最高的光电转换效率是加入质量比为9.1wt%的钴酸钠/二氧化钛核壳结构，提高了电池的电流密度，使得电池效率提高了约20%。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2钙钛矿太阳能电池

1.3 平板型和介孔型钙钛矿太阳能电池

1.4 钙钛矿太阳能电池中的电子传输层

1.5 选题意义和主要内容

第二章 钙钛矿太阳能电池材料合成与测试方法

2.1 钙钛矿太阳能电池材料合成

2.2表征测试方法

2.3 本章小结

第三章 α-Fe2O3作为电子传输层的研究

3.1 平板型太阳能电池的制备流程

3.2 平板型钙钛矿太阳能电池的结构测试表征

3.3 钙钛矿太阳能电池性能测试分析

3.4 本章小结

第四章 钙钛矿太阳能电池介孔层的修饰

4.1 介孔型钙钛矿太阳能电池制备流程

4.2 NaCo2O4/TiO2纳米纤维

4.3 不同比例NaCo2O4/TiO2的钙钛矿层表面

4.4 纯TiO2纳米纤维

4.5 钙钛矿太阳能电池的性能分析

4.6 本章小结

第五章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果