基于氧化鋅電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池研究.pdf

1、有機鹵化物鈣鈦礦CH3NH3PbX3（X=Br、I、Cl）是一種具有高吸收系數(shù)的直接半導體材料，使其成為具有很大發(fā)展前景的太陽能電池的吸光裝置，鈣鈦礦太陽能電池制備工藝簡單、操作方便、效率高，具有很大的應用價值。鈣鈦礦太陽能電池中除了吸光材料會影響其性能，電子傳輸層也極大地影響電池性能。氧化鋅（ZnO）材料因為其電子傳輸能力強，使其成為代替TiO2作為鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層的最佳選擇。本文分別討論了不同的ZnO納米結構以及不同的鈣鈦

2、礦光吸收層對電池性能的影響，研究其制備方法對薄膜成膜質(zhì)量的影響和對電池的影響規(guī)律，最終制備了性能最優(yōu)的鈣鈦礦太陽能電池。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了溶液法制備的ZnO納米顆粒，低溫水熱法制備的ZnO納米棒（ZnO NRs），將這兩種結構作為電子傳輸層對電池性能的影響。結果如下：溶液法制備的ZnO納米顆粒薄膜致密性較差，電池結構仍需優(yōu)化，最優(yōu)的電池效率僅為1.23％。水熱法制備的ZnO NRs垂直生長于襯底上，光吸收面積比Zn

3、O納米顆粒薄膜大，電子沿直線傳輸，鈣鈦礦薄膜形貌均勻覆蓋率高，電池性能相比較ZnO納米顆粒更高，效率達到6.63%。通過研究不同ZnO NRs的長度對電池性能的影響規(guī)律，選擇最佳的ZnO NRs制備工藝作為電池的電子傳輸層。⑵采用兩步旋涂法制備鈣鈦礦光吸收層。首先研究了PbI2的旋涂轉速和PbI2的溶劑對PbI2薄膜、鈣鈦礦薄膜和電池性能的影響；其次研究了碘甲胺的旋涂轉速對鈣鈦礦薄膜以及電池性能的影響。結果如下：適當?shù)?PbI2旋涂轉速

4、能提高PbI2薄膜的結晶性、致密性、均勻性以及覆蓋率從而提高鈣鈦礦薄膜的結晶性、致密均勻性以及覆蓋率。PbI2溶于二甲基甲酰胺（DMF）中制備的鈣鈦礦薄膜呈顆粒狀，薄膜均勻致密但平整性差，PbI2溶于體積比為 DMF:二甲亞砜（DMSO）=7：3的混合溶液中制備的鈣鈦礦薄膜呈絮狀結構，薄膜均勻致密且平整性極好，DMSO的加入減緩了PbI2轉變?yōu)?CH3NH3PbI3的速度，使鈣鈦礦薄膜中幾乎沒有PbI2殘留，極大地提高了電池的光電性能。