高效穩(wěn)定平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽(yáng)電池因具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率、簡(jiǎn)單的制備流程、原材料廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，在相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)圈引起了研究熱潮。鈣鈦礦層位于電子傳輸層和空穴傳輸層之間，形成三明治結(jié)構(gòu)，電子和空穴分別在鈣鈦礦與兩個(gè)傳輸層的接觸界面進(jìn)行傳輸。FTO上使用空穴傳輸材料PEDOT∶PSS作為空穴傳輸層可得到高的功函數(shù)，使空穴的傳輸效率得到提升。但PEDOT∶PSS自身也存在缺點(diǎn)，例如PEDOT∶PSS的功函數(shù)與常用的鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3的HOMO能級(jí)存在

2、著0.3eV左右的差距，因此會(huì)造成一定能量的流失。另外PEDOT∶PSS有較強(qiáng)的酸性和吸濕性，會(huì)對(duì)器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性造成負(fù)面的影響。本文的相關(guān)研究工作主要通過(guò)使用添加劑或者額外的空穴傳輸材料來(lái)優(yōu)化PEDOT∶PSS作為空穴傳輸層的性能，以使平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的性能得到優(yōu)化。具體研究如下:
　　1、在反向結(jié)構(gòu)p-i-n型的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)電池中，將自身具有高的功函數(shù)的金屬氧化物氧化鎢(WOx)插入到PEDOT∶PSS和FTO

3、之間，形成WOx/PEDOT∶PSS復(fù)合空穴傳輸層，這樣既可以防止FTO與PEDOT∶PSS直接產(chǎn)生接觸，以解決腐蝕基底和吸濕性對(duì)鈣鈦礦層產(chǎn)生影響的問(wèn)題，又能一定程度上減小薄膜接觸界面的勢(shì)壘，使器件的性能得到優(yōu)化。本項(xiàng)工作研究了額外加入WOx作為空穴傳輸層對(duì)薄膜的透光率、鈣鈦礦層的表面形貌、鈣鈦礦晶體質(zhì)量、光電性能及長(zhǎng)期穩(wěn)定性等相關(guān)方面的作用。使用WOx/PEDOT∶PSS作為復(fù)合空穴傳輸層的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池的光電效率可以達(dá)到12.

4、96％，而PEDOT∶PSS的器件效率為10.56％，相比較而言提升了22.7％，并且還提高了器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
　　2、將全氟磺酸聚四氟乙烯(Nafion)摻入PEDOT∶PSS改善空穴傳輸層的性能使鈣鈦礦太陽(yáng)電池的性能得到優(yōu)化。Nafion是由全氟化磺酸酯構(gòu)成的一種優(yōu)良的陽(yáng)離子交換劑，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。FTO上使用空穴傳輸材料PEDOT∶PSS作為空穴傳輸層可得到高的功函數(shù)，通過(guò)對(duì)PEDOT∶PSS和Nafion