平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的研究.pdf

1、近年來(lái)，以甲胺基鉛碘化合物（CH3NH3PbI3)為代表的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料成為光伏領(lǐng)域的新“明星”?；诖祟惒牧系奶?yáng)電池的能量轉(zhuǎn)換效率經(jīng)過(guò)5年的發(fā)展從2009年的3.8％極速攀升到目前新聞報(bào)道的20.1%，效率進(jìn)步之快令人贊嘆。更重要的是，鈣鈦礦原料豐富價(jià)格低廉，可溶液制備大面積、柔性光電器件。針對(duì)高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜及太陽(yáng)電池器件制備的可重復(fù)性差、器件穩(wěn)定性差等問(wèn)題，我們探索了高質(zhì)量、高覆蓋率、良好可重復(fù)性鈣鈦礦薄膜的制備工藝

2、，實(shí)現(xiàn)了具有高效率、良好可重復(fù)性、較好穩(wěn)定性的平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的制備。
　　本文的主要內(nèi)容：
　　1.通過(guò)比較兩種不同的退火方法(一步直接退火法和多步緩慢退火法)制備的CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)形貌、光電特性及對(duì)應(yīng)器件的光伏性能，我們發(fā)現(xiàn)多步緩慢退火法是一種普適的可以制備高效可重復(fù)的平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的有效方法。采用這種方法制備的平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池給出了13.58%的最高效

3、率，相較于一步直接退火法制備的器件8.65%的效率提升了57%。我們提出的優(yōu)化了的退火方法可以保證高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜的可重復(fù)性制備。
　　2.通過(guò)進(jìn)一步精細(xì)地控制退火溫度和時(shí)間，我們得到了幾乎100%覆蓋率和晶體高度取向的CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦薄膜。由此，制備出了平均效率12.0%、最高效率15.17%的平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池。高覆蓋率保證了充分的光吸收，避免了可能的短路發(fā)生。高度取向的晶體非常有利于電子和空穴

4、高效地向各自對(duì)應(yīng)的電極輸運(yùn)。鑒于此方法制備的薄膜高度的晶體取向性，各向異性的電子傳輸特性模型首次提出用以解釋所觀察到的優(yōu)良的光伏性能。在此制備方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其他功能層的優(yōu)化可以預(yù)期更好的器件性能。
　　3.針對(duì)常規(guī)平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)器件穩(wěn)定性比較差的問(wèn)題，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)了部分原因。摻入 spiro-MeOTAD中的各種溶劑和溶質(zhì)都多少對(duì)鈣鈦礦具有溶解和破壞作用，特別是極易吸濕的鋰鹽（Li-TFSI）通過(guò)吸收空氣中的濕氣而對(duì)鈣鈦礦