基于高分子聚合物共混鈣鈦礦太陽能電池的研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池不僅具有有機(jī)聚合物太陽能電池的諸多優(yōu)點，而且還有激子擴(kuò)散距離大、激子束縛能小等特點，使鈣鈦礦太陽能電池受到了廣泛的關(guān)注。雖然鈣鈦礦太陽能電池有著優(yōu)異的性能，而且其光吸收層的材料具有低成本、可溶液法制備的特點，但是目前鈣鈦礦太陽能電池仍然存在很多問題，例如高性能電池器件的可再現(xiàn)性低、穩(wěn)定性差、鈣鈦礦成膜不平整、界面接觸不良以及鈣鈦礦薄膜大面積制備困難等。目前許多研究小組在界面修飾、熱處理、溶劑選擇、添加劑、結(jié)構(gòu)設(shè)計上做了許

2、多工作，以期得到性能更優(yōu)、穩(wěn)定性更好的鈣鈦礦太陽能電池。
　　本文主要圍繞高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的制備以及器件性能方面進(jìn)行了研究。在闡述了鈣鈦礦太陽能電池的研究背景和發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上分析了對其研究的必要性。為了深入了解鈣鈦礦太陽能電池器件，還對其完整制備工藝及測試過程進(jìn)行了闡述，并分析了其主要性能參數(shù)。
　　鈣鈦礦薄膜表面形貌的質(zhì)量對于鈣鈦礦太陽能電池器件的性能至關(guān)重要。本文向鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加PVP、PAN及PMMA三種高分

3、子聚合物，測試其薄膜的XRD、紫外可見吸收光譜以及SEM掃描電鏡，發(fā)現(xiàn)添加PVP以及PAN對鈣鈦礦薄膜質(zhì)量有一定的改善。在此基礎(chǔ)上，通過對鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加三種高分子聚合物制備鈣鈦礦太陽能電池，并對器件進(jìn)行表征以及優(yōu)化，器件的開路電壓、短路電流以及填充因子都得到了明顯的提升。向鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加 PVP時，器件的光電轉(zhuǎn)換效率由2.83％增加到6.7%。
　　為了制備高效率鈣鈦礦太陽能電池，通常采用的方法主要有一步溶液旋涂法

4、、兩步溶液旋涂法、共蒸以及氣相輔助溶液工藝法。在本文中，采用另一種方法來制備鈣鈦礦薄膜，即通過蒸鍍的方法來制備 PbI2薄膜，然后再旋涂 CH3NH3I溶液，使兩者反應(yīng)制備鈣鈦礦薄膜，探究其對鈣鈦礦太陽能電池器件性能的影響。在蒸鍍PbI2時，分別蒸鍍了50nm、100nm以及150nm厚的PbI2薄膜，發(fā)現(xiàn)蒸鍍100nm厚的PbI2薄膜以及旋涂濃度為30mgml-1的CH3NH3I異丙醇溶液制備鈣鈦礦薄膜，其器件性能較好，得到了6.09

5、%的光電轉(zhuǎn)換效率。結(jié)合 XRD圖譜測試以及器件性能，分析和探討了 PbI2厚度對器件性能的影響。
　　Eu2+的離子半徑為0.117，在CH3NH3PbI3結(jié)構(gòu)中，Pb2+的離子半徑為0.119，因而我們嘗試用 Eu2+替代部分 Pb2+，研究摻雜 Eu2+對器件性能的影響。在 PbI2中添加不同比例的EuI2，用兩步溶液法制備鈣鈦礦太陽能電池。對電池器件進(jìn)行表征，摻雜Eu2+后器件的開路電壓都得到了一定程度的增大，但短路電流和填