银铜碘化物/钙钛矿共混太阳能电池器件与光电性能研究

作     者：刘松子 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑直

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钙钛矿 碘化银 量子点 碘铜银 P型半导体 空穴传输层 

摘      要：以卤化铅钙钛矿材料为基础的太阳能电池自2009年首次报道以来,因其优异的光电性能及相对简单的器件制备工艺引起了世界范围内众多研究人员的广泛关注。经过短短8年时间其光电转换效率就突破了 22%。目前为了尽可能的提高电池效率,其中的空穴传输层多采用价格昂贵且合成工艺复杂的有机空穴传输层,如Sprio-OMeTAD,P3HT和PEDOT:PSS等,这将提高器件成本且影响器件稳定性。在本文中,我们通过简单的元素直接反应和旋涂作用,实现了一种无空穴传输层的银铜碘化物/钙钛矿共混层太阳能电池,在AM1.5的模拟太阳光下获得了11.69%的光电转换效率。相关研究工作主要有以下几个方面:1、我们通过一系列的测试技术研究了碘化银/钙钛矿共混层作用的机理,证明了碘化银以量子点的形式与钙钛矿形成共混层。这个混合的现象被证明是发生在用于制膜的旋涂过程中,且在该过程中完美的原位形成了均匀致密的薄膜。2、我们通过TPV测试研究了薄膜太阳能电池中光生载流子动力学的相关问题,证明了碘化银具有阻挡电子的作用,而碘铜银/钙钛矿薄膜与纯钙钛矿的TPV曲线表现出完全相反的电荷载流子响应,这表明碘铜银的存在改变了钙钛矿的能级。本文的创新点主要表现在以下几个方面:(1)我们通过使用简单的旋涂法得到了银铜碘化物/钙钛矿共混层,其中的碘化银是在旋涂的过程中形成了量子点;(2)我们所制备的这种共混材料在电池结构上采用了无空穴传输层的结构,有效的降低了成本,并取得了较高的光电转换效率;(3)在这里,我们首次应用碘铜银三元化合物应用于钙钛矿薄膜太阳能电池,据我们所知,并没有关于碘铜银三元化合物的任何报道,尤其是在钙钛矿薄膜太阳能电池领域。我们将以此为指导来设计、组装各种基于银铜碘化物/钙钛矿型太阳能电池器件。通过对器件内部界面微结构的调控及优化,进一步提高此类电池器件的光电转换效率。这将对钙钛矿薄膜太阳能电池的光伏性能的提升和理论研究产生一定积极的推动作用。