检索结果-南通市图书馆

作者：袁超超南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池作为清洁和可再生能源的新星之一,在过去的几十年里引起了人们的广泛关注。铅基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)在短短10年内就从3.8%提高到了25%以上。为了使钙钛矿太阳能电池更加环保,研究了用锡等无铅金属来取... 详细信息

钙钛矿太阳能电池作为清洁和可再生能源的新星之一,在过去的几十年里引起了人们的广泛关注。铅基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)在短短10年内就从3.8%提高到了25%以上。为了使钙钛矿太阳能电池更加环保,研究了用锡等无铅金属来取代铅作为光吸收材料。其中FASnI钙钛矿材料具有合适的光带隙、低激子结合能和高载流子迁移率,是一种非常有前途的光伏候选材料。然而与基于铅的器件相比,目前基于FASnI钙钛矿的器件性能还有差距。主要由于自掺杂作用,Sn很容易被氧化为Sn。另外,FASnI钙钛矿薄膜的结晶过程过快,容易导致晶粒尺寸过小,同时在薄膜中引起很多缺陷。反溶剂工程作为界面工程中的一种,通过在反溶剂中引入添加剂修饰钙钛矿表面,从而提高器件性能。基于此,本论文从反溶剂工程出发,在反溶剂中引入合适的添加剂,从而提升锡基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。具体实验内容如下:(1)在反溶剂氯苯中掺杂聚9-乙烯基咔唑(PVK),通过钝化缺陷,提高薄膜质量,减少载流子复合,提升器件性能。在FASnI薄膜表面原位沉积一层聚合物层,PVK聚合物层不仅可以促进FASnI钙钛矿晶粒的生长、减少缺陷,而且有助于载流子传输。在引入最佳浓度PVK(5 mg/m L)改进后的器件PCE提高到为6.81%,Voc为0.48 V,Jsc为22.68 m A/cm,FF为62.03%。此外改进后的器件还表现出稳定性的提高。(2)在反溶剂氯苯中掺杂乙醛肟(AO),通过抑制氧化,增大晶粒尺寸,提升薄膜结晶度,实现光电转换效率和稳定性的提高。AO中的肟基团(=NOH)能作为还原剂,有效中和氧分子抑制氧化且与Sn发生作用抑制缺陷形成,从而降低薄膜缺陷密度。引入最佳浓度AO(5%)FASnI器件的PCE从5.10%增加到7.65%且迟滞效应明显减弱。通过UPS测量改进后钙钛矿薄膜的VB从-6.11 e V提升至-5.92 e V,表明薄膜与PEDOT:PSS空穴传输层之间的能级更加匹配。此外在充氮气手套箱中连续测试1200小时,改进后器件的PCE仍有80%,表现出优异的稳定性。(3)在反溶剂氯苯中掺杂硅酸四乙酯(TEOS),通过锚定钙钛矿溶液中的铵盐,提高铵盐的稳定性,提升器件性能。TEOS中的醚键能够锚定钙钛矿溶液中的铵盐,抑制后续铵盐不离开钙钛矿晶格,并且还能与Sn配位,有效改善FASnI薄膜的质量,从而提升器件的性能。在最佳浓度的TEOS(5%)处理,改进后的薄膜结晶度提高,紫外吸收增强,缺陷减少,抑制载流子复合。最佳性能器件的Voc,Jsc和FF参数分别提高到0.46 V,22.72 m A/cm和60.25%,最高光电转换效率为6.23%。

关键词：反溶剂工程添加剂稳定性钙钛矿太阳能电池

基于优化PEDOT:PSS层以提升锡基钙钛矿太阳能电池性能的研究

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基于优化PEDOT:PSS层以提升锡基钙钛矿太阳能电池性能的研究

作者：叶茹南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)作为第三代太阳能电池,发展现状良好,如今,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已达到25.7%。铅基钙钛矿太阳能电池带来的环境问题限制了其进一步应用。与... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)作为第三代太阳能电池,发展现状良好,如今,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已达到25.7%。铅基钙钛矿太阳能电池带来的环境问题限制了其进一步应用。与铅基钙钛矿相比,锡基钙钛矿表现出相似或优越的电子和光学性能,例如更高的载流子迁移率和更长的载流子寿命,有望成为铅基钙钛矿最有希望的替代品。但是锡基钙钛矿吸收层薄膜结晶复杂、生长不可控制且薄膜中的Sn在空气中容易被氧化成Sn,因此锡基钙钛矿太阳能电池总体性能较差。PEDOT:PSS是PSCs中一种很有前途的空穴传输层(HTL)材料。然而使用PEDOT:PSS会因其吸湿性和酸性而影响电池的稳定性。PEDOT:PSS的酸性会腐蚀ITO电极,吸湿性会导致PEDOT:PSS从环境中吸收水分,从而使钙钛矿吸收层分解。所以优化PEDOT:PSS HTL的性能对于制造具有长期稳定性的PSCs至关重要。PEDOT:PSS空穴传输层的优化,如PEDOT:PSS的p H值、亲水性、功函数、表面形貌和电导率等可以提高PSCs的PCE和稳定性。本文主要通过对空穴传输层(HTL)进行掺杂改性来提升FASn I锡基PSCs的光电转换效率,研究工作具体如下:(1)探究掺杂改性空穴传输层对器件性能的影响,在原空穴传输材料PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na),制备了不同的器件,器件性能得到提升。EDTA-2Na的掺杂浓度在5.0 mg/m L时,器件的性能最好,光电转换效率达到5%。通过对表面能态的进一步研究表明,EDTA-2Na可以改善PEDOT:PSS层的功函数,从而提高结果器件的V,随着EDTA-2Na掺杂浓度的优化,电池的PCE可提高30%以上。(2)在PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的氟化钠(Na F),器件性能得到了提升,最佳器件的掺杂浓度为10.0 mg/m L。最佳器件PCE为5.27%,V为0.351 V,J为23.77 m A/cm,FF为63.14%。改进器件的V、J和FF都有提升。随着Na F掺杂浓度的优化,电池的PCE可提高28%以上。封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时后可以保持82.5%的初始PCE。(3)在原空穴传输材料PEDOT:PSS中掺杂不同浓度的氟化铷(Rb F),器件性能有所提升,最佳器件的掺杂浓度为5.0 mg/m L,PCE为4.83%,V为0.409 V,J为18.84 m A/cm,FF为62.76%。通过系统表征,我们发现Rb F掺杂剂在PEDOT:PSS+Rb F复合膜中以及钙钛矿与HTL界面中都发挥着多重作用。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池 PEDOT:PSS 空穴传输层添加剂

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石墨烯复合膜材料的制备工艺及其应用

石墨烯复合膜材料的制备工艺及其应用

作者：惠志清南京邮电大学

学位级别：硕士

自从2004年英国著名高校曼彻斯特大学的Geim团队使用胶带层层剥离石墨片,成功地使用物理法制出了可以单独存在的单层石墨烯后,石墨烯及其复合材料成为了许多科研工作者的关注热点,作为所谓的“万金油”,石墨烯的应用前景令人期待。本文... 详细信息

自从2004年英国著名高校曼彻斯特大学的Geim团队使用胶带层层剥离石墨片,成功地使用物理法制出了可以单独存在的单层石墨烯后,石墨烯及其复合材料成为了许多科研工作者的关注热点,作为所谓的“万金油”,石墨烯的应用前景令人期待。本文结合当下社会热点问题以及一些研究者的工作,制备了高性能的功能化石墨烯复合材料,并对其在空气过滤、水处理和导热三个方面的应用进行深入研究。为此,在本文第二章中,首先我们探究了石墨烯与聚合物复合机理并制备了高性能的磺酸化还原氧化石墨烯聚合物复合薄膜,我们发现,其具有良好的力学和电学性能。最后我们创新地将石墨烯复合材料和静电纺丝工艺运用到空气滤膜的制备中,将其作为口罩核心滤膜,测试结果表明该滤膜具有极好的透气性和PM2.5过滤效果。在本文的第三章中,我们创新性地提出了用浸涂法制备氧化石墨烯小分子复合薄膜,并对制成的薄膜进行了多方面的表征及分析。我们发现,将不同的小分子化合物复合在氧化石墨烯片层中,可以可控地改变其层间距,从而使复合薄膜的力学、电学等性能得到改善。通过对薄膜进行的水处理实验,表明氧化石墨烯小分子复合薄膜可以在水处理领域得到很好的研究和应用。最后,在本文的第四章中,我们结合当下高端电子产品所用的类石墨烯高效导热膜生产成本居高不下的现状,将先前所合成的GO薄膜通过还原压延工艺制成RGO导热膜,探究了其导热性能并将其与目前电子产品内常用的导热材料进行对比。通过耐驰导热仪对样品导热性能的表征,我们发现我们所制备的RGO导热膜其导热系数虽然没有聚酰亚胺材料制备的类石墨烯导热膜高,但是比传统的导热材料的导热系数高很多,而且成本比聚酰亚胺材料制备的类石墨烯导热膜低的多,因此我们认为我们制备的GO导热膜可以应用于对导热要求不太高的电子产品中,从而能够大幅降低生产成本。

关键词：石墨烯氧化石墨烯纳米纤维导电性导热性水处理空气处理

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温州市现代农业园区建设与发展对策研究

温州市现代农业园区建设与发展对策研究

作者：吴冬梅浙江大学

学位级别：硕士

随着国内外农产品市场竞争的日趋激烈,缺乏产业化规模效益和竞争优势的农产品随时都有被市场排挤和淘汰的危险。同时,由于我国农产品供求结构性矛盾迅速凸显,农产品竞争也由价格和供应期的竞争转变成质量、品牌、组织与营销等全方位的... 详细信息

随着国内外农产品市场竞争的日趋激烈,缺乏产业化规模效益和竞争优势的农产品随时都有被市场排挤和淘汰的危险。同时,由于我国农产品供求结构性矛盾迅速凸显,农产品竞争也由价格和供应期的竞争转变成质量、品牌、组织与营销等全方位的立体竞争。认识和把握现代农业园区建设中存在的优缺点和突出问题,促进温州市现代农业稳步健康发展,具有非常紧迫和重要的现实意义。本论文的研究结果主要有： 1、探讨了农业发展的历史和我国农业产业化的发展趋势;分析了现代农业园区的发展现状、类型、特征和功能定位;总结了现代农业园区的运行机制和模式、管理体制和方式、相关的基础理论、评价体系和建设意义等方面内容。 2、通过对温州农业发展和现代农业园区建设的调研,温州农业的发展体现了农业产业化的基本特征,主要表现为：重视农业区域化发展;强调发展主导产业;重点发展特色产业;注重品牌建设等。 3、剖析了“温州市永嘉县沿江省级现代农业综合区”、“瑞安市高楼杨梅主导产业示范区”、“瑞安市云周肉鸽精品园”的产业发展状况、功能定位、产业链循环、产业化经营与品牌效应等。这些案例分析表明,建设具有竞争力的现代农业园区必须注意以下几点：园区的建设应因地制宜;采取适宜的产业化经营模式;注重产业链循环;发展生态循环农业;走农业可持续发展道路等。 4、温州市部分现代农业园区建设存在着定位不准,人才缺乏,支农资金不足,投入机制尚不健全,加工流通落后,产业链连接不紧等主要问题。本文针对这些突出问题并结合温州市实际情况提出了以下发展对策：壮大特色产业,优化农业产业结构;注重高新技术引进和创新,提升园区竞争力;创新体制机制,保障现代农业园区用地;加大扶持资金,增强园区建设动力;强化加工和市场体系,提高农业绩效;强化园区管理,促进产业化建设;建立完善的信息网,提高市场竞争力等。

关键词：温州市现代农业园区主要问题发展对策

有机-无机卤化物钙钛矿薄膜形貌调控研究及太阳能电池器件优化

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有机-无机卤化物钙钛矿薄膜形貌调控研究及太阳能电池器件优化

作者：李志南京邮电大学

学位级别：硕士

日益严峻的气候环境问题使太阳能越来越受到人们的青睐,而目前备受国内外研究学者关注的基于有机-无机卤化物钙钛矿吸收层的新一代太阳能电池光电性能依旧存在能量转换效率偏低,电池器件稳定性差等问题。因此,本文主要通过对有机-无机... 详细信息

日益严峻的气候环境问题使太阳能越来越受到人们的青睐,而目前备受国内外研究学者关注的基于有机-无机卤化物钙钛矿吸收层的新一代太阳能电池光电性能依旧存在能量转换效率偏低,电池器件稳定性差等问题。因此,本文主要通过对有机-无机含铅钙钛矿吸收层的结晶取向进行研究从而优化器件性能,利用溶剂工程来改善环保型无铅锡基钙钛矿太阳能电池器件性能,研究工作主要围绕以下三个方面展开:(1)通过改变有机-无机卤化物钙钛矿吸收层前驱液组成,采用碘化铅(Pb I)和甲基氯化铵(MACl)作为前驱液来实现钙钛矿层的结晶取向,之后对整个器件进行结构优化,最后通过探索不同的前驱液溶剂配比来提升器件的整体性能,最终使整个电池器件性能获得明显的提升。结果显示,采用按照MACI:Pb I=1:1的摩尔比,溶剂DMF:DMSO的体积比为5:5,退火温度110℃制备的钙钛矿薄膜形貌最佳,将此钙钛矿层旋涂在Ni Ox空穴传输层上制备的器件性能最好。器件转换效率(PCE)从最初的6.72%提升到12.29%,器件的开路电压、短路电流以及填充因子均有明显提高。(2)将有毒元素Pb替换成低毒元素Sn制备环保型无铅锡基钙钛矿太阳能电池器件,通过改变FASn I钙钛矿前驱液中的α-羟基酸柠檬酸添加剂的质量比来对钙钛矿薄膜形貌进行调控。研究对比了添加剂质量比(相对于碘化铅质量)为0wt%、1wt%、5wt%、8wt%、10wt%、12wt%、15wt%时的薄膜形貌及器件性能,结果表明,较低质量比的柠檬酸添加剂将有助于改善Sn钙钛矿薄膜形貌,提高器件性能,而随着添加剂的加入量不断增大,晶胞尺寸会呈现先增大后减小的趋势,与之相对应器件效率也呈现出先增后减的规律,添加剂质量比为8wt%时电池表现出最佳的能量转换效率。相比于标准器件,开路电压从0.21V提升到0.38V,器件效率从0.74%提高到2.02%。(3)通过在混阳离子FAMASn I钙钛矿反溶剂中添加手性分子L-酒石酸的方式,对Sn基钙钛矿薄膜进行形貌调控,并诱导钙钛矿结晶的择优取向。研究对比了反溶液浓度为0mg/m L、0.5 mg/m L、1.0 mg/m L、1.5 mg/m L时的器件性能、表面形貌、浸润性及光电特性等特点,结果表明,随着L-酒石酸反溶液浓度的逐渐提高,器件效率出现先增后减的规律,反溶液L-酒石酸浓度为1.0mg/m L时,钙钛矿太阳能电池表现出最高的能量转换效率,相比于标准器件,短路电流从13.58 m A·cm提高到16.52 m A·cm,器件效率从2.37%提高到4.24%。

关键词：结晶取向有机酸掺杂反溶液混合阳离子

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锡基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

锡基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

作者：田梦颖南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)近年来由于优异的光学和电学性质,发展迅速,光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)已达25.5%。但是现今高效率的PSCs因多使用铅污染环境且危害人身安全,因此寻求其他无... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)近年来由于优异的光学和电学性质,发展迅速,光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)已达25.5%。但是现今高效率的PSCs因多使用铅污染环境且危害人身安全,因此寻求其他无毒金属代替铅十分重要。在无铅PSCs中,锡基PSCs以其无毒、高消光系数、窄禁带宽度和高激子结合能的优势而备受青睐,但是钙钛矿薄膜制备过程中难以控制成核速率、薄膜易氧化等问题导致薄膜形貌差,严重限制器件性能提升。本文通过界面修饰、组分调控以及溶剂工程对钙钛矿薄膜及器件性能的影响进行研究,主要工作内容具体如下:(1)通过在聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)中引入L-精氨酸改变PEDOT:PSS的吸湿性和强酸性,器件结构为ITO\PEDOT:PSS+L-精氨酸\FASnI\C\BCP\Ag,优化L-精氨酸的掺杂浓度,当L-精氨酸掺杂浓度为1 mg/m L时,PSCs获得优异的性能,器件PCE为4.14%,短路电流密度(J)提升显著,封装的器件在手套箱放置400小时后,器件PCE为初始值的83%,稳定性提升。(2)在FASnI锡基钙钛矿前驱体溶液中引入微量PMAI,通过调控FA和PMA的比例,探究其对钙钛矿薄膜和器件性能的影响。制备了器件结构为ITO\PEDOT:PSS\FAPMASnI\C\BCP\Ag的电池,结果表明X为0.05时获得最佳器件性能,器件PCE为3.89%,开路电路(V)提升较大,并且薄膜形貌改善,器件PCE提高。此外,优化后的器件稳定性提高,封装的器件在手套箱放置400小时后,器件PCE保持在初始值的88%。(3)以FAMASnI为钙钛矿吸收层,在钙钛矿反溶剂中添加手性α-羟基酸,用右旋扁桃酸R-(-)-MA和左旋扁桃酸S-(+)-MA作为还原剂抑制Sn氧化。制备了结构为ITO\PEDOT:PSS\FAMASnI\C\BCP\Ag的电池器件,反溶剂分别为乙醚,乙醚掺杂不同浓度的R-(-)-MA和乙醚掺杂不同浓度的S-(+)-MA。标准器件PCE为2.39%,通过优化掺杂比例获得最佳器件PCE,当掺杂浓度为0.03 mg/m L时,器件PCE最高,掺杂R-(-)-MA的器件PCE为3.67%,掺杂S-(+)-MA的器件PCE为3.52%,钙钛矿薄膜形貌明显改善,表面致密完整,无针孔,晶胞变大。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池界面修饰混合阳离子反溶液

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锡基钙钛矿太阳能电池的掺杂改性及界面优化

锡基钙钛矿太阳能电池的掺杂改性及界面优化

作者：于晓南京邮电大学

学位级别：硕士

随着全球对能源需求的增加以及人们对环境保护意识不断的增强,大力支持可再生能源成为一种必然趋势;钙钛矿太阳能电池由于其优异的光电特性以及灵活的制备方法,符合能源低碳环保的发展趋势,得到了国内外研究人员的广泛关注。但是目前效... 详细信息

随着全球对能源需求的增加以及人们对环境保护意识不断的增强,大力支持可再生能源成为一种必然趋势;钙钛矿太阳能电池由于其优异的光电特性以及灵活的制备方法,符合能源低碳环保的发展趋势,得到了国内外研究人员的广泛关注。但是目前效率最高的Pb基钙钛矿太阳能电池具有毒性,这制约了其实现商业化。经过大量研究证明,Sn基钙钛矿因其优异的光电性能和无毒性的优点,更加符合清洁,节能的发展理念,有望代替传统Pb基钙钛矿成为钙钛矿太阳能电池主要发展方向。但是,研究发现Sn基钙钛矿电池在结晶过程中极易产生缺陷,严重抑制器件性能,仍需要大量研究对其进行优化,针对这存在问题,论文具体工作内容如下:(1)在前驱溶液中掺杂KBr,使得器件光学性能性能得到优化。本研究选择溴化钾(KBr),对比了不同掺杂浓度的器件性能,发现掺杂较少量KBr有助于改善Sn钙钛矿薄膜形貌,并且有效改善钙钛矿薄膜表面质量,钙钛矿太阳能电池的性能也得到了提升,随着KBr掺入量增加,发现过量掺杂反而会抑制器件性能。对比加入不同浓度的KBr器件,在掺杂浓度为10%时,器件表现出最好的性能,与标件相比开路电压从0.32 V提高至0.49 V,短路电流从6.02m A·cm提升至10.67 m A·cm,填充因子从60.21%提升到65.99%,器件效率从标件1.16%提升到3.45%。(2)通过在反溶剂氯苯中添加不同浓度苯乙胺碘(PEAI),形成PEAFASn I的(LDP)结构。PEAI的引入可以对钙钛矿表面形貌进行有效调控,提高钙钛矿表面结晶度,且器件的稳定性也得到了提升。本章节系统地研究了PEAI溶解在不同反溶剂中对钙钛矿太阳能电池性能影响,研究发现PEAI溶解在氯苯中器件性能最佳。并对PEAFASn I(x=0.2,0.3,0.4或0)的表面形貌、结晶度和疏水性进行相关表征,发现加入PEAI过量会抑制器件性能。结果显示,当x=0.2时的器件效率性能最佳,能量转换效率为3.58%,明显高于未填加PEAI的器件。(3)通过加入氟化芳族阳离子2-(4-氟苯基)乙基碘化铵(FPEAI)在空穴传输层上,在空穴传输层和钙钛矿吸光层之间界面修饰形成FPEAFA(1-x))Sn I结构,有效提升器件性能。对比摩尔比x取值为0、0.1、0.2、0.3时的器件性能和表面形貌等。实验研究结果表明,随着在异丙醇中FPEAI浓度升高,得到的器件效率先上升后降低,最高效率的器件摩尔比x=0.2,短路电流从16.56 m A·cm升高到20.06 m A·cm,器件的填充因子从52.34%升高到60.99%,器件效率从3.03%升高到4.59%。

关键词：锡基钙钛矿器件溶剂掺杂反溶剂界面修饰

界面修饰和器件结构对有机太阳能电池的影响研究

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界面修饰和器件结构对有机太阳能电池的影响研究

作者：宋国鑫南京邮电大学

学位级别：硕士

有机太阳电池具有无可媲美的全固态、柔性大面积、低成本制备等突出优点,目前成为国际上清洁可再生能源研究领域的一个重点研究方向。有机太阳电池的器件结构中,电池活性层和电极之间的相界面结合态会直接决定器件的效率和稳定性。因此... 详细信息

有机太阳电池具有无可媲美的全固态、柔性大面积、低成本制备等突出优点,目前成为国际上清洁可再生能源研究领域的一个重点研究方向。有机太阳电池的器件结构中,电池活性层和电极之间的相界面结合态会直接决定器件的效率和稳定性。因此,界面工程成为了提升有机太阳电池光电转换效率的有效途径和关键因素。本文通过选择界面修饰材料、改进器件结构及优化器件工艺,实现有机太阳能电池器件性能的提高。本论文具体工作包含以下几个方面:(1)UV处理对基于P3HT:PCBM的有机太阳能电池性能的影响在活性层P3HT:PCBM进行热退火前,在惰性气体环境中使用UV光对活性层进行处理。根据透射电子显微镜的图像观察到活性层的聚合态尺寸在受到UV照射后增加。X射线衍射和原子力显微镜表征表明,UV照射可改善P3HT相的结晶度,并且能优化活性层的粗糙度。OPV器件性能测试的结果表明适当时间的UV光照可以提高OPV器件的性能,其中OPV器件的最大能量转换效率从3.5%提高到4.5%。(2)器件MoO和PEDOT:PSS作为阳极界面修饰材料对于小分子OPV的影响通过对OPV器件的活性层表面形貌、外部量子转换效率的分析和对制备的OPV器件进行性能测试,发现使用MoO的OPV器件的开路电压和填充因子较使用PEDOT:PSS的OPV器件均有提升。并且通过原子力显微镜AFM图像观察发现,活性层制备在MoO上比在PEDOT:PSS上的表面更平滑,对于OPV器件的性能有更好的提升,特别是提高了OPV器件能量转换效率。(3)器件结构对基于DIP:C60的小分子OPV性能的影响研究有机小分子太阳能电池的两种器件结构的性能差别。通过比较制备出的OPV器件性能,发现掺杂结构OPV器件的性能较佳,其能量转换效率比平面结构OPV器件高出了近43%。在此基础上,分别使用BPhen和Alq作为阴极缓冲层制备平面结构OPV器件和掺杂结构OPV器件。对于平面结构OPV器件,存在Alq的厚度最优值,其制备的OPV器件的效率比使用BPhen的OPV器件要高近24%。但是在掺杂结构OPV器件中,使用BPhen作为阴极缓冲层对于OPV器件性能的提升效果优于Alq。

关键词：有机太阳能电池 UV光处理器件结构界面修饰层

面向高效钙钛矿太阳能电池的器件制备及工艺优化

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面向高效钙钛矿太阳能电池的器件制备及工艺优化

作者：刘星明南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池光电转化效率较高,发展迅速,是最值得研究的太阳能电池之一。目前太阳能电池的热门研究方向包括提高太阳能电池效率、增强电池的稳定性、实现电池的柔性化、向无铅环保型钙钛矿太阳能电池发展等。本文主要通过对正型钙... 详细信息

钙钛矿太阳能电池光电转化效率较高,发展迅速,是最值得研究的太阳能电池之一。目前太阳能电池的热门研究方向包括提高太阳能电池效率、增强电池的稳定性、实现电池的柔性化、向无铅环保型钙钛矿太阳能电池发展等。本文主要通过对正型钙钛矿太阳能电池钙钛矿层的退火工艺研究提高光电转化效率,然后在高效率基础上实现电子传输层TiO低温成膜,最后又开展反型一步法和两步法钙钛矿太阳能电池研究工作。本论文具体工作包括以下几个方面:(1)不同活性层退火工艺对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究钙钛矿活性层的退火工艺主要研究了三种,一种是普通退火:在100℃下退火90 min,一种是慢退火:器件从室温开始,每5 min升高5℃,升温到100℃后,在100℃下退火90 min;还有一种快退火:器件从室温开始,每5 min升高5℃,升到100℃后,再快速升温到130℃,在130℃下退火5 min。扫描电子显微镜表征表明,相比于普通退火和快退火,慢退火可以提高钙钛矿层的表面覆盖率。钙钛矿太阳能电池的性能测试结果表明慢退火比普通退火和快退火的器件性能更好,其中钙钛矿太阳能电池的最大光电转换效率可以达到13.48%,高于普通退火的10.49%和快退火的11.28%。(2)水蒸汽诱导TiO作为钙钛矿太阳能电池电子传输层的研究研究在低于180℃的条件下,用低于180℃的水蒸汽诱导TiO作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层,通过比较发现,基于水蒸汽诱导的TiO作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率比基于普通500℃下制作的TiO的要高,开路电压要大,前者最优器件效率达到14.50%,开路电压达到1.03 V,而后者最优效率只有12.14%,开路电压只有0.84 V。(3)一步法和两步法制备反型钙钛矿太阳能电池的研究反型钙钛矿太阳能电池钙钛矿活性层的溶液制备法主要有一步法和两步法这两种方法,通过比较一步法制备的钙钛矿太阳能电池和两步法制备的钙钛矿太阳能电池的性能,我们发现一步法制备出的钙钛矿太阳能电池的性能整体上要好于两步法制备出的器件。钙钛矿活性层的扫描电子显微镜图像表明一步法制备出的活性层晶粒比两步法要大,表面缺陷也比两步法少,活性层的截面SEM图像则说明一步法制备的活性层比两步法的更平整。

关键词：钙钛矿太阳能电池慢退火水蒸汽一步法

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锡基钙钛矿太阳能电池的性能优化研究

锡基钙钛矿太阳能电池的性能优化研究

作者：张雪敬南京邮电大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)发展十分迅猛,迄今为止,能量转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经达到了25.5%。但是目前高效率的钙钛矿电池大多都利用铅基钙钛矿材料作吸光层,造成环境污染并且危害人身安全... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)发展十分迅猛,迄今为止,能量转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经达到了25.5%。但是目前高效率的钙钛矿电池大多都利用铅基钙钛矿材料作吸光层,造成环境污染并且危害人身安全。目前在无铅PSCs中,锡基PSCs以其高吸收系数、低激子结合能以及高的电荷载流子迁移率等优良的电学和光学性质成为现今最具有发展前景的无铅PSCs。然而锡基PSCs面临效率低,稳定性差这两个十分重要的问题。本文主要研究了界面修饰、添加剂的使用和溶剂工程对FASn I锡基PSCs性能的影响,研究工作具体如下:(1)通过在空穴传输层聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)中加入不同浓度的Cs I或Cs Br,改变了PEDOT:PSS的空穴萃取能力和能级,使空穴传输层和钙钛矿层的能级更加匹配,而且掺杂过后可以钝化钙钛矿层的缺陷,优化了锡基PSCs的整体性能。研究了掺杂浓度为0mg/m L、2.5 mg/m L、5.0 mg/m L、7.5 mg/m L器件的性能,Cs I和Cs Br在掺杂浓度为5.0 mg/m L时,器件的PCE最高,分别为3.59%和3.46%。(2)通过在钙钛矿吸光层FASn I中加入含氮杂环有机化合物三聚氰胺,主要是提升了器件的短路电流密度,从而提高了器件的PCE。系统研究了掺杂量为0、0.5%、1.0%、1.5%对锡基PSCs器件性能的影响。研究发现在掺杂量为1.0%时FASn I薄膜的形貌最好,PSCs性能最优,PCE达到4.31%,封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时仍可以保持86%的初始PCE。(3)在反溶剂中掺杂有机小分子材料2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ),钝化锡基钙钛矿薄膜晶界缺陷,抑制载流子复合,采用氯苯作反溶剂,对比了F4TCNQ掺杂浓度为0 mg/m L、0.01 mg/m L、0.03 mg/m L、0.05 mg/m L时FASn I的薄膜形貌以及器件性能的影响。在掺杂浓度为0.03 mg/m L时,器件性能最优,PCE从3.28%提高至4.47%,封装器件在充满氮气的手套箱中保存400小时仍可以保持84%的初始PCE。

关键词：锡基钙钛矿太阳能电池界面修饰添加剂反溶剂