检索结果-南通市图书馆

作者：牟俊朋中国矿业大学

学位级别：硕士

钙钛矿型太阳能电池(PSCs)因其高的光电转化效率,自09年问世以来,在能源领域关注度一直居高不下,诸多高校因此成立专门的课题组进行研究。到目前为止钙钛矿太阳能电池经过认证的最高光电转化效率已达24.2%。随着研究的深入,钙钛矿太阳... 详细信息

钙钛矿型太阳能电池(PSCs)因其高的光电转化效率,自09年问世以来,在能源领域关注度一直居高不下,诸多高校因此成立专门的课题组进行研究。到目前为止钙钛矿太阳能电池经过认证的最高光电转化效率已达24.2%。随着研究的深入,钙钛矿太阳能电池的弊端也逐渐受到人们的重视;生产成本高、环境污染重、空气中稳定性差等问题亟待解决。本文通过不同合成手段制备出氧化镍做为空穴传输材料,替代传统钙钛矿太阳能电池中的小分子有机物spiro-OMeTAD。降低电池器件生产成本,提高电池的稳定性,减少有机小分子对环境的污染。主要工作有以下四个方面:水热法合成氧化镍(NiO)并在其表面包覆一层氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)的混合物,提高氧化镍的导电性。以此种混合物作为空穴传输材料,采用喷涂的方法制备一层氧化镍空穴传输层的钙钛矿太阳能电池器件的光电转化效率为1.44%。虽然与本实验室传统电池器件的15%光电转化效率相比差距较大,但是氧化镍作为空穴传输层降低实验成本,提高了电池器件在空气中的稳定性。水热法合成氧化镍并用油酸处理,得到氧化镍与镍的混合物。利用镍的导电性可以有效提高氧化镍作为空穴传输层时的空穴传输能力,进而提高电池器件的短路电流密度。处理后的氧化镍空穴材料作为空穴传输层时电池的光电转化效率(1.04%),高于未处理材料作为空穴传输层的效率。采用类热注入发合成一种有机物包覆的氧化镍材料,在异丙醇、氯苯等有机溶剂中的分散性及稳定性较好。利用臭氧(O)处理和己硫醇(CHS)处理的手段可以有效出去氧化镍表面包覆的有机物,电池器件的光电转化效率为4.5%。采用化学沉淀法合成的氧化镍在不经过任何处理时可以均匀稳定的分散在异丙醇和氯苯当中。采用喷涂的方法制备氧化镍薄膜作为空穴传输层时,由于氧化镍颗粒间存在孔洞,导致电池器件光电转化效率较低。引入spiro-OMeTAD作为填空材料将电池效率从1.02%提高至10.95%。由此证明spiro-OMeTAD与氧化镍发生了相互作用,有效的提高了电池器件的光电转化效率,降低了实验成本,提高了电池器件的稳定性。

关键词：合成空穴传输层氧化镍钙钛矿太阳能电池

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钙钛矿太阳能电池电子传输层的结构设计与性能研究

钙钛矿太阳能电池电子传输层的结构设计与性能研究

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第四届新型太阳能电池学术研讨会

作者：牟俊朋宋健强颖怀中国矿业大学材料科学与工程学院

钙钛矿材料受光激发产生电子-空穴对,如何快速传导电荷,有效避免电子与空穴的复合是提高钙钛矿电池性能的关键。在传统n-i-p结构钙钛矿太阳能电池器件中,多孔层和致密层承担光生电子的收集与传导作用。本课题组围绕多孔层与致密层的组... 详细信息

钙钛矿材料受光激发产生电子-空穴对,如何快速传导电荷,有效避免电子与空穴的复合是提高钙钛矿电池性能的关键。在传统n-i-p结构钙钛矿太阳能电池器件中,多孔层和致密层承担光生电子的收集与传导作用。本课题组围绕多孔层与致密层的组成结构设计,从光收集、界面电荷输运等角度出发,成功提升了钙钛矿太阳能电池光电性能。利用大颗粒对光的散射作用,将适量的大尺寸ZrO粒子掺入TiO多孔层中,可显著提升钙钛矿太阳能电池的光电流输出,进而提升器件效率。研究表明,当多孔层中ZrO的掺入量为TiO的2.5%时,电池效率可提升约16%。通过对TiO致密层进行Ta、Nb等元素的掺杂,可以有效提高致密层TiO薄膜的电导率。致密层较快的电子传导速率有利于光生电子的快速抽取,从而减少电子和空穴在TiO/钙钛矿界面的复合几率。该策略有利于降低电池器件I-V迟滞效应,同时,电池器件效率可由13.66%分别提升至14.41%(3%Ta)和14.29%(5%Nb)。

关键词：钙钛矿太阳能电池电子传输材料 ZrO2 元素掺杂

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正丁醇在钙钛矿薄膜生长过程中的作用机制研究

正丁醇在钙钛矿薄膜生长过程中的作用机制研究

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第五届新型太阳能电池学术研讨会

作者：牟俊朋秦永山宋健中国矿业大学材料科学与工程学院

在钙钛矿太阳能电池结构中,钙钛矿活性层是器件的核心。因此,制备高质量的钙钛矿薄膜是提升器件光电性能的关键。采用溶剂热处理可获得均匀、大尺寸钙钛矿晶粒,是提高钙钛矿薄膜质量的有效手段。溶剂热处理通常是钙钛矿薄膜在溶剂气氛... 详细信息

在钙钛矿太阳能电池结构中,钙钛矿活性层是器件的核心。因此,制备高质量的钙钛矿薄膜是提升器件光电性能的关键。采用溶剂热处理可获得均匀、大尺寸钙钛矿晶粒,是提高钙钛矿薄膜质量的有效手段。溶剂热处理通常是钙钛矿薄膜在溶剂气氛中退火处理。近期,我们实验室在两步法的基础上,通过引入高沸点溶剂,利用非气氛溶剂热处理法成功地改善了钙钛矿薄膜的光学、电学性能。将一定量的正丁醇溶剂加入到甲基碘化铵/异丙醇(MAI/IPA)溶液中,并将其通过旋转涂膜法沉积于PbI薄膜上,加热退火处理。由于正丁醇的沸点要高于异丙醇,在退火处理过程中,能够减缓溶剂挥发速度,从而有利于钙钛矿晶粒的生长。实验结果表明,该溶剂热处理过程可以提高钙钛矿晶粒尺寸、钙钛矿薄膜吸光度以及载流子寿命。最终,基于正丁醇辅助溶剂热处理法制备的钙钛矿电池光电转化效率可达14.81%,高于实验室传统方法制备的钙钛矿电池(13.5%)。

关键词：钙钛矿太阳能电池钙钛矿薄膜溶剂热处理

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钙钛矿太阳电池用NiO/石墨烯复合空穴传输材料

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微纳电子技术 2018年第8期55卷 544-550页

作者：刘鹤鸣吴元龙牟俊朋连旭郝运宋健中国矿业大学材料科学与工程学院

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池（PSC）因其效率高、成本低及制备工艺简单等优点而得到广泛的关注。采用无机材料替代有机空穴传输材料可以进一步降低电池成本,拓宽钙钛矿太阳电池空穴传输材料的选择范围。采用水热合成法制备了NiO/石墨... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池（PSC）因其效率高、成本低及制备工艺简单等优点而得到广泛的关注。采用无机材料替代有机空穴传输材料可以进一步降低电池成本,拓宽钙钛矿太阳电池空穴传输材料的选择范围。采用水热合成法制备了NiO/石墨烯复合材料前驱体,经过高温处理,得到NiO/石墨烯复合材料,并将其应用于钙钛矿太阳电池空穴传输层。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热重分析仪-差式扫描量热仪（TGA-DSC）等手段表征了复合材料组分及微观结构。同时,探索了复合材料质量浓度和制膜工艺对空穴传输层性能的影响。研究结果表明,当复合材料的氯苯溶液质量浓度为1.25 mg/mL时,采用喷涂工艺制膜得到的空穴传输层具有最优的性能,其相应钙钛矿太阳电池的光电转化效率为1.44%。NiO/石墨烯复合材料在钙钛矿太阳电池中表现出优于NiO和石墨烯的性能,体现了NiO和石墨烯在复合材料空穴输运过程中的协同作用。

关键词：钙钛矿太阳电池(PSC) 空穴传输材料 NiO/石墨烯复合材料喷涂制膜水热合成法

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Fabrication of mixed perovskite organic cation thin films via controllable cation exchange

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Chinese Physics B 2018年第2期27卷 385-392页

作者：赵宇龙王进峰赵本广贾晨晨牟俊朋朱磊宋健顾修全强颖怀 School of Materials Science and Engineering China University of Mining and Technology

Here in this paper, we demonstrate a facile technique for creating the mixed formamidinium（HN = CHNH_3~＋, FA~＋）and methylammonium（CH_3NH_3~＋, MA~＋） cations in the lead iodide perovskite. This technique entails a facile drop-casting of formamidinium iodide（FAI） solutions on as-prepared MAPbI_3 perovskite thin films under the controlled conditions,which leads to controllable displacement of the MA~＋ cations by FA~＋ cations in the perovskite structure at room temperature. Uniform and controllable mixed organic cation perovskite thin films without a ＂bi-layered＂ or graded structure are achieved. By applying this approach to photovoltaic devices, we are able to improve the performances of devices through extending their optical-absorption onset further into the infrared region to enhance solar-light harvesting. Additionally,this work provides a simple and efficient technique to tune the structural, electrical, and optoelectronic properties of the light-harvesting materials for high-performance perovskite solar cells.

关键词： organic–inorganic perovskitesolar cell morphology cation exchange drop-casting

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