氨基酸用于二氧化鈦界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的有機無機雜化太陽能電池，近年來已日益成為研究的熱點，其效率也超過20％。目前，對于鈣鈦礦太陽能電池界面修飾的研究還相對較少。本課題主要通過采用生物分子氨基酸對電池陰極界面進行修飾，使得陰極界面功函數(shù)與活性層LUMO能級匹配，從而達到提高電池效率的目的。主要內(nèi)容如下：
　　采用氨基酸修飾ITO和TiO2表面并研究修飾前后界面特性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸修飾后，ITO和TiO2表面粗糙度變化不大。通過XPS對氨

2、基酸/ITO和氨基酸/TiO2界面進行表征，證明了氨基酸能夠通過水熱反應(yīng)吸附在ITO和TiO2表面上；通過UPS對不同氨基酸不同溶劑修飾ITO和TiO2后其功函數(shù)的表征，表明賴氨酸甲醇溶液對ITO和TiO2修飾效果最好，其功函數(shù)下降分別為1.1eV和1.2eV。
　　對于PAN:CH3NH3PbI3體系器件，通過改變氨基酸生長條件研究氨基酸修飾TiO2薄膜后器件性能變化。經(jīng)過各種工藝方案的對比，得到氨基酸修飾TiO2薄膜最佳工藝方

3、案。該方案采用濃度為3mg/ml的賴氨酸甲醇溶液通過在反應(yīng)釜中與表面涂有TiO2的基片反應(yīng)120min，之后進行真空抽干。通過這種方案制備的器件性能最好，開路電壓、短路電流、填充因子和轉(zhuǎn)換效率分別為1.00V、21.53mA/cm2、0.54和11.61%。而沒有經(jīng)過氨基酸修飾的器件轉(zhuǎn)換效率可達12.51%，各項性能參數(shù)均優(yōu)于修飾后的器件。經(jīng)分析，主要是氨基酸與PAN親和性較強并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)致使活性層分層兩方面的原因造成的。此外，對柔性

4、結(jié)構(gòu)的器件進行了探索，得到了效率為0.85%的器件。
　　對于PbCl2:CH3NH3I體系器件，同樣對比了各種工藝方案的效果。通過研究，得出了最佳工藝方案，即采用濃度為3mg/ml的賴氨酸甲醇溶液通過在反應(yīng)釜中與表面涂有TiO2的基片反應(yīng)120min。通過該方案獲得了開路電壓、短路電流、填充因子和轉(zhuǎn)換效率分別為0.83V、19.51mA/cm2、0.53和8.64%的器件。對比沒有進行界面修飾的PbCl2:CH3NH3I體系器件