鈣鈦礦吸收層的組成和微結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)鈣鈦礦太陽(yáng)電池光伏性能的研究.pdf

1、鈣鈦礦吸收層是鈣鈦礦太陽(yáng)電池的最重要組成部分，也是近幾年來(lái)的研究熱點(diǎn)。本文采用了溶液旋涂和微距離真空熱蒸發(fā)兩步連續(xù)沉積法制備了雙層結(jié)構(gòu)PbI2薄膜，并利用CH3NH3I氣相處理雙層PbI2薄膜得到了鈣鈦礦吸收層薄膜(CH3NH3PbI3);對(duì)鈣鈦礦薄膜的晶相、光學(xué)帶隙和表面形貌進(jìn)行了表征;并組裝了平板鈣鈦礦太陽(yáng)電池，其結(jié)構(gòu)為FTO/c-TiO2/CH3NH3PbI3/spiro-OMeTAD/Au，測(cè)試了其光伏性能。在PbI2的DMF溶

2、液中直接加入等物質(zhì)的量的DMSO形成PbI2(DMSO)配合物的DMF溶液，旋涂制得PbI2(DMSO)薄膜，通過(guò)控制CH3NH3I和CH3NH3Br鹵甲銨混合溶液的鹵素的物質(zhì)的量比，旋涂制備了CH3NH3PbI3-xBrx鈣鈦礦吸收層薄膜，成功對(duì)鈣鈦礦薄膜進(jìn)行Br摻雜;組裝了相應(yīng)的平板鈣鈦礦太陽(yáng)電池，并對(duì)其化學(xué)組成、晶相、光學(xué)帶隙和表面形貌進(jìn)行了表征。利用CH3NH3Br和CH3NH3Cl氣相處理雙層PbI2薄膜分別得到了CH3NH3

3、PbI3-xBrx以及CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦吸收層薄膜;對(duì)得到的兩種鈣鈦礦吸收層薄膜的化學(xué)組成、晶相、光學(xué)帶隙和表面形貌進(jìn)行了研究，也分別組裝了結(jié)構(gòu)為FTO/c-TiO2/CH3NH3 PbI3-xXx/spiro-OMe TAD/Au的平板鈣鈦礦太陽(yáng)電池，測(cè)試了其光伏性能。
　　結(jié)果表明，利用溶液旋涂和微距離真空熱蒸發(fā)兩步連續(xù)沉積法成功制備了雙層結(jié)構(gòu)的PbI2薄膜，通過(guò)氣相處理獲得了雙層結(jié)構(gòu)CH3NH3PbI3薄膜

4、，由于雙層結(jié)構(gòu)的CH3NH3PbI3薄膜由下層180 nm均勻致密的CH3NH3PbI3薄膜和上層220 nm的粗糙多孔的CH3NH3PbI3薄膜組成，下層均勻致密，能有效阻擋spiro和TiO2的接觸，防止電子復(fù)合;上層粗糙多孔，可以增大鈣鈦礦吸收層與spiro的接觸面積，由其制備的平板鈣鈦礦太陽(yáng)電池取得了11.64％的光電轉(zhuǎn)換效率。在PbI2的DMF溶液中直接加入等物質(zhì)的量DMSO，形成PbI2(DMSO)配合物的DMF溶液，通過(guò)旋

5、涂制得了PbI2(DMSO)薄膜，其XRD花樣顯示其主峰位置從2θ=12.67°位移至2θ=9.65°處。通過(guò)旋涂不同CH3NH3I和CH3NH3Br物質(zhì)的量比的鹵甲銨混合溶液，得到不同化學(xué)組成的CH3NH3PbI3-xBrx鈣鈦礦吸收層薄膜，EDS、XRD和UV-Vis的結(jié)果均表明通過(guò)混合溶液旋涂可以成功實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦薄膜中Br摻雜，但是提高混合溶液中CH3NH3Br的含量并不能提高鈣鈦礦薄膜中Br的含量，混合鹵甲銨溶液中CH3NH3I和

6、CH3NH3Br物質(zhì)的量比為95∶5時(shí)制備的CH3NH3PbI3-xBrx的鈣鈦礦薄膜組裝的鈣鈦礦太陽(yáng)電池獲得了最高為13.20％的光電轉(zhuǎn)換效率。利用CH3NH3Br和CH3NH3Cl氣相處理雙層結(jié)構(gòu)PbI2薄膜得到了CH3NH3PbI3-xBrx及CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦吸收層薄膜，經(jīng)過(guò)表征得出，分別進(jìn)行氣相處理65 min和40 min得到的CH3NH3PbI3-xBrx和CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦吸收層薄膜厚