基于復合空穴傳輸材料的介孔鈣鈦礦太陽電池的研究.pdf

1、人類面臨著能源危機與環(huán)境污染這兩大問題，因此大力發(fā)展清潔能源是未來的趨勢。而太陽能由于其資源豐富，分布廣泛等特點被認為是最有前景的清潔能源之一，而太陽電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的有效方式。
　　有機/無機雜化鈣鈦礦材料由于其具有較長的電荷擴散長度、較高的光吸收系數(shù)、合適的禁帶寬度等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。近幾年，基于鈣鈦礦材料的鈣鈦礦太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率得到迅速提升，已從最初的3.8％飆升至20％。其中，空穴傳輸材料是鈣鈦礦太陽電池的重要

2、組成部分，起到將空穴傳至對電極并阻礙電子的作用，它傳輸空穴的性能是決定鈣鈦礦太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵因素之一。Spiro-OMeTAD具有合適的能級位置，是高效鈣鈦礦太陽電池常用的空穴傳輸材料。然而其同時也存在很多缺點:如載流子遷移率較低、穩(wěn)定性差、合成工藝復雜、成本較高等，因此尋找出一種載流子遷移率高、穩(wěn)定性強、適于溶液法制備的空穴傳輸材料部分替代Spiro-OMeTAD具有很重要的意義。而CuO、CuO2作為銅氧化物中兩種很穩(wěn)定的

3、結(jié)構(gòu)，其制備工藝簡單、載流子遷移率較高符合上述要求。本文將銅氧化物與Spiro-OMeTAD共同使用制備了復合空穴傳輸層，具體工作如下:
　　本論文采用二氧化鈦為電子傳輸材料和骨架層、CH3NH3PbI3作為光吸收材料、Spiro-OMeTAD作為空穴傳輸材料、金作為對電極，制備了結(jié)構(gòu)為FTO/致密TiO2層/介孔TiO2層/CH3NH3PbI3/Spiro-MeoTAD/Au的介孔鈣鈦礦太陽電池。通過優(yōu)化工藝條件（碘甲胺濃度、P

4、bI2薄膜制備過程）獲得了光電轉(zhuǎn)化效率超過11％的介孔鈣鈦礦太陽電池。
　　在此基礎(chǔ)上通過溶液法引入一層新的空穴傳輸材料，即CuOx，將其至于鈣鈦礦層與Spiro-MeoTAD之間，與Spiro-MeoTAD共同構(gòu)成新的復合空穴傳輸層。電池測試結(jié)果證實，與無CuOx層的電池相比，采用復合空穴傳輸層的電池，具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率（從10.94％提升至12.3％），及更大的短路電流（由18.2 mA/cm2提升至19.5 mA/cm2