基于CH3NH3PbI3钙钛矿量子点的荧光集光太阳能光伏器件

摘要

本论文的主要工作是通过配体辅助再沉淀技术合成了CH3NH3PbI3钙钛矿量子点，并把它作为发光材料，应用到荧光集光太阳能器件(LSCs)中，并对其弱吸收特性进行了研究。论文分为三个部分:第一章为文献综述部分;第二章是CH3NH3PbI3钙钛矿量子点LSCs的制备与性能表征;第三章是CH3NH3PbI3钙钛矿量子点LSCs光谱与光伏性能分析。
　　第一章主要叙述了LSCs的研究背景及国内外研究进展。首先，从能源环境的角度，阐明寻找可再生能源的迫切性，以及发展太阳能光伏发电的必要性;其次详细叙述了太阳能电池的工作原理，制作工艺以及组件;然后介绍了LSCs的发展状况以及工作原理，并系统分析了它的能量损耗机制，并探究了其应用前景;第四部分系统地介绍了量子点荧光利料在LSCs的研究进程，阐述了量子点在LSCs应用中的优势，包括高量子产率、吸收/发射光谱可调和更好的化学/光稳定性等;最后，介绍了本论文的研究内容与意义。
　　第二章是CH3NH3PbI3钙钛矿量子点LSCs的制备和性能表征。首先，我们就钙钛矿量子点材料进行了介绍，从钙钛矿量子点的概念和特性出发，阐述了其在LSCs应用的发展历程;其次，我们介绍了配体辅助再沉淀技术合成过程，并把CH3NH3PbI3钙钛矿量子点作为荧光材料，应用到LSCs器件中;再次，我们用高分辨透射电镜、X射线衍射仪和紫外可见光红外分光光度计对CH3NH3PbI3钙钛矿量子点的形貌、物相和量子点本身的光学特性进行了表征;最后，选用S3000_vis光纤光谱仪测定荧光光波导板侧面荧光光谱，来表征LSCs器件的弱自吸收特性;并通过Keithley2400数字源表测定LSCs器件在AM1.5模拟太阳光下的I-V曲线，以此得到CH3NH3PbI3钙钛矿量子点LSCs的光伏特性。
　　第三章是对弱自吸收LSCs的光谱和光伏性能的分析与讨论。通过控制合成过程，我们得到了分散均匀的的CH3NH3PbI3钙钛矿量子点，其LSC表现出了高达24.5％的光学效率，这可能是由于自吸收损失很小导致的光波导传输中的能量损失较小原因。侧面荧光光谱测量表明了器件的弱自吸收特性。另外，LSC简易方便的封装避免CH3NH3PbI3量子点暴露于空气中，从而导致其水解。由于上述非常吸引人的特点，CH3NH3PbI3钙钛矿量子点可以作为优秀的LSCs发光材料，适合大尺寸LSCs的应用。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 太阳能简介

1．2 太阳能电池

1．2．1 太阳能电池发展进程

1．2．2 太阳能电池的结构原理

1．3 光伏建筑一体化

1．4 荧光集光太阳能光伏器件

1．4．1 LSCs器件工作原理

1．4．2 LSCs的损耗机制

1．4．3 LSCs研究进展

1．5 量子点LSCs研究进展

1．5．1 量子点的概念和特点

1．5．2 量子点LSCs研究进展

1．5．3 钙钛矿量子点LSCs研究进展

1．6 论文的研究内容及课题意义

第2章 实验和表征手段

2．1 引言

2．2 实验试剂和仪器

2．3 CH3NH3PbI3钙钛矿量子点的合成

2．3．1 甲胺碘的合成

2．3．2 CH3NH3PbI3钙钛矿量子点的制备

2．4 LSCs制备

2．5 cH3NH3PbI3钙钛矿量子点性能的表征

2．5．1 甲胺铅碘的物相结构表征

2．6．2 LSCs器件侧面荧光光谱表征

2．7 本章小结

第3章 光伏性能与光谱性能分析

3．1 引言

3．2 CH3NH3PbI3钙钛矿量子点微结构

3．3 CH3NH3PbI3钙钛矿量子点吸收和发射光谱

3．4 CH3NH3PbI3钙钛矿量子点荧光集光太阳能光伏器件自吸收评估

3．5 CH3NH3PbI3钙钛矿量子点LSC的I-V曲线

3．6 本章小结

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

致谢