新型稠环电子受体在钙钛矿太阳能电池中的界面修饰研究

作     者：杜斌斌 

作者单位：厦门大学 

学位级别：硕士

导师姓名：云大钦

授予年度：2019年

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

主      题：稠环电子受体 钙钛矿太阳能电池 电子传输层 界面修饰 

摘      要：钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells,PSCs）具有能量转换效率（power conversion efficiency,PCE）高、低成本、易于大面积制造等优点而被科学家们广泛关注,氧化物电子传输层的合理界面设计及修饰对提高器件的PCE和工作长期稳定性有着十分重要的意义。因此,本论文通过钙钛矿/电子传输层界面的结构设计优化,探讨并解决钙钛矿在薄膜太阳能电池应用中的科学问题,明确界面结构中特定组分和功能对PSCs的PCE和工作长期稳定性的影响及器件劣化抑制的微观机制。具体内容如下:1、研究了一种含有烷基噻吩基侧链的非富勒烯电子受体材料ITIC-Th修饰TiO2电子传输层制备高效稳定的平面结PSCs。研究结果显示,ITIC-Th的界面修饰改善了Ti02薄膜的形貌、接触角等性质,促进了钙钛矿晶粒的高质量生长,大幅度减少了器件表界面的电荷复合,明显提升了光生载流子的抽取率和输运效率,使界面修饰ITIC-Th的PSCs的PCE从未界面修饰的15.43%显著提高到了18.91%。与此同时,器件稳定性的研究结果显示,在室温和湿度为30%的条件下,界面修饰ITIC-Th的PSCs的PCE在放置约1000小时后依然保持原来的90%,明显高于未界面修饰的PSCs。2、还研究了另一种含有烷基噻吩基侧链的非富勒烯电子受体材料ITIC修饰Ti02电子传输层制备高效稳定的平面结PSCs。研究结果表明,ITIC的界面修饰提高了Ti02电子传输层的表面平整度,促进了钙钛矿晶体的高质量生长,减少了界面接触电阻和电荷复合损失,从而提高了PSCs的整体性能。相比较于对照电池（PCE为16.99%）,TiO2/ITIC基的刚性PSCs的PCE为19.61%,其效率提高了15.4%和迟滞降低了58.7%。特别对于柔性器件,ITIC修饰过的PSCs件也极极地改善了器件的稳定性,研究结果显示,在室温和湿度为30%的条下,界面修饰ITIC的PSCs的PCE在放置约500小时后依然保持原来的80%,显高于纯Ti02基PSCs。研究结果对PSCs光伏性能的提升具有重要的实际应价值和学术意义。