检索结果-南通市图书馆

作者：姜二帅中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)

学位级别：硕士

作为一种主要电子选择传输材料,sno有着诸多优点。但长期以来受制于实际载流子迁移率低、能级失配严重等问题,因而电池效率迟迟没能实现较大的突破性进展。从本质上讲,这些问题的根源主要是sno表面过高的缺陷态密度。针对这一关键问题,... 详细信息

作为一种主要电子选择传输材料,sno有着诸多优点。但长期以来受制于实际载流子迁移率低、能级失配严重等问题,因而电池效率迟迟没能实现较大的突破性进展。从本质上讲,这些问题的根源主要是sno表面过高的缺陷态密度。针对这一关键问题,本文创新性地对sno薄膜内部缺陷态密度进行了调控,并进行了以下两点深入研究:首先,鉴于实际sno的非化学计量比性,本文通过控制退火氛围成功实现了对sno组分的调控。随着退火氛围中氧气/氮气比例的上升,sno薄膜中氧空位浓度逐渐下降。X光电子能谱分析可知,纯氧气氛围退火sno的x值为1.84,而纯氮气氛围退火的x值为1.64。而随着x值的升高,薄膜电导率提高,与钙钛矿材料能级匹配度提高,因而使钙钛矿电池短路电流、开路电压、填充因子以及转换效率等性能得到了不同程度的改善。本实验最高效率为20.46%,基于纯氧气氛围退火sno电子传输层。其次,本文通过在sno前驱体中加入一定浓度的磷酸改善了sno薄膜的光电性能,进而提高了钙钛矿电池的性能。在退火后的sno薄膜中磷元素主要以聚磷酸根的形式存在于sno纳米颗粒晶界处,并与sno表面Sn离子成键,部分消除了表面悬挂键,进而提高了载流子迁移率、光学透过率以及钙钛矿薄膜的成膜质量及稳定性。电池性能的提升主要来自于磷酸根钝化sno晶界后电池短路电流和填充因子的提高。对钙钛矿电池而言,磷酸最佳掺杂浓度为7.4 at%,电池最高效率21.02%。综上所述,本论文不仅从sno电子传输层缺陷态调控这一角度对钙钛矿电池研究中作出了一定的贡献,同时还对光电器件领域的相似研究具有借鉴意义。

关键词：钙钛矿太阳能电池 sno2电子传输层缺陷态钝化

基于sno2电子传输层钙钛矿太阳能电池性能提升研究

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基于SnO2电子传输层钙钛矿太阳能电池性能提升研究

作者：朱宏林景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskit Solar Cells,PSCs)自2009年首次出现以来,其光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)由3.8%迅速攀升至25.7%。有机-无机杂化钙钛矿材料拥有优异的吸光系数、较长的电荷扩散长度、带隙可控、... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskit Solar Cells,PSCs)自2009年首次出现以来,其光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)由3.8%迅速攀升至25.7%。有机-无机杂化钙钛矿材料拥有优异的吸光系数、较长的电荷扩散长度、带隙可控、可溶液加工等性能。sno电子传输层(Electron transport layers,ETLs)和钙钛矿吸光层在制备时容易产生结晶性差、表面缺陷多等问题。本文采用四种溶剂对snoETLs进行水热溶剂热处理,使用十八烷基三氯硅烷(CHClSi,Octadecyltrichlorosilane,OTS)对ETLs/钙钛矿层进行界面修饰,采用五种不同的反溶剂萃取钙钛矿层,探究不同工艺对PSCs光电性能的影响。具体的研究内容和结论如下:(1)通过溶胶-凝胶法制备snoETLs后,研究水热溶剂热对sno薄膜和PSCs光电性能的影响,处理溶液分别为去离子水、甲醇、乙醇和异丙醇。sno经水热溶剂热处理薄膜光学透过率得到提升,表面接触角降低,PSCs的光电性能都得到提升。其中水热处理能增大sno晶粒,降低薄膜粗糙度,提高sno结晶性,减少缺陷,有利于钙钛矿溶液在ETLs表面铺展,促进钙钛矿层均匀生长,利于电子的收集与传输。基于100℃,3 h水热处理的snoETLs制备的PSCs表现出最优异的性能,电池的最高PCE为15.48%,开路电压(Open-circuit Voltage,V)、短路电流密度(Short-circuit Current Density,J)和填充因子(Fill Factor,FF)分别为1.09V、19.32 m A/cm和73.18%。(2)采用OTS作为snoETLs/钙钛矿层间的界面修饰层,研究了不同浓度的OTS修饰时对sno薄膜、钙钛矿薄膜和PSCs性能的影响。OTS在正己烷中浓度分别为0.05 mol/L、0.1 mol/L、0.25 mol/L、0.5 mol/L。经SEM和EDS测试,OTS可以良好地覆盖在sno表面,填充表面的孔隙及凹陷,使得薄膜更为平整致密,阻挡钙钛矿层与FTO的直接接触从而导致漏电流。同时OTS中Cl能扩散在钙钛矿溶液中,提升钙钛矿的结晶性,增大钙钛矿的晶粒尺寸,提升钙钛矿层对光的吸收,有效增强电荷的提取和传输。基于浓度为0.1 mol/L的OTS界面修饰后制备的PSCs拥有最高的PCE为15.39%,电池的V、J、FF分别为1.08 V、19.21 m A/cm、73.78%,且电池迟滞系数HI从0.087降低至0.021。(3)采用一步反溶剂法制备钙钛矿层,比较苯甲醚、氯苯、异丙醇、氯苯+乙腈和氯苯+异丙醇作为反溶剂萃取钙钛矿时,对钙钛矿薄膜和PSCs光电性能的影响。SEM测试表明,相比于氯苯,反溶剂苯甲醚和混合反溶剂氯苯+乙腈制备的钙钛矿层的晶粒尺寸和薄膜厚度都得到增长,XRD测试显示出混合反溶剂氯苯加乙腈制备的钙钛矿结晶性最好,薄膜结晶性提升,晶粒尺寸增大,晶界减少,钙钛矿对光的吸收得到增强。使用混合反溶剂氯苯+乙腈制备钙钛矿层,组装成PSCs呈现最佳的光电性能,电池的PCE为14.99%,V为1.09 V,J为19.24 m A/cm、FF为71.15%。

关键词：钙钛矿太阳能电池 sno2电子传输层水热溶剂热 OTS 界面修饰反溶剂

钙钛矿太阳能电池中基于sno2电子传输层的修饰及机理研究

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钙钛矿太阳能电池中基于SnO2电子传输层的修饰及机理研究

作者：夏浩然西南石油大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)是一种新兴的太阳能电池,具有材料成本低廉,制备工艺简单,光电转换效率高等特点。自2009年被制备出以来,其光电转换效率从最初的3.8%提升到了 25.2%,极有可能成为下一代商用太阳能电池。... 详细信息

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)是一种新兴的太阳能电池,具有材料成本低廉,制备工艺简单,光电转换效率高等特点。自2009年被制备出以来,其光电转换效率从最初的3.8%提升到了 25.2%,极有可能成为下一代商用太阳能电池。钙钛矿太阳能电池由透明导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、背电极堆叠而成,电子传输层在其中起萃取电荷,传输电荷并阻挡空穴的作用。至今,研究人员已经开发出众多种类的电子传输层材料,包括TiO2、ZnO、sno2、PCBM、C60等。其中sno2材料是一种无机宽禁带半导体,具有良好的全光谱透光性,化学稳定性,以及优异的电子迁移率(240cm2(V*s)-1),且可低温制备,是当今应用最广泛的电子传输层材料。然而现在应用于钙钛矿太阳能电池的sno2材料也存在诸多缺点,影响钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。(1)未经高温烧结的sno2薄膜表面存在氧空位缺陷,这会影响电荷的传输而且导致载流子在sno2/Perovskite界面复合;(2)sno2与钙钛矿材料存在不同程度的能级错配,这会导致界面能量损失,降低器件的开路电压:(3)sno2表面粗糙度较大会降低钙钛矿溶液的浸润性,影响钙钛矿的结晶。本论文针对钙钛矿太阳能电池sno2电子传输层的表/界面问题,提出界面修饰的方法提高器件的光伏性能,并研究了不同制备方法对钙钛矿薄膜和器件性能的影响,所做工作有以下三个:1.采用溶液旋涂法和磁控溅射镀膜在透明导电基底上逐层沉积各功能层,组装正式平面结构钙钛矿太阳能电池。由于在制备过程中sno2电子传输层未经高温烧结,其表面存在氧空位缺陷,造成载流子在电子传输层表面复合,影响钙钛矿器件的光伏性能。本章工作首次利用超声喷涂法制备GQDs界面修饰层,GQDs表面的-OH和-COOH可以和sno2表面的Sn4+配位,填充sno2表面的氧空位缺陷,同时GQDs中的氨基可以钝化钙钛矿的缺陷。这种具有桥架的作用可以有效地促进载流子在sno2/钙钛矿界面的传输,同时抑制载流子在钙钛矿内部的复合,提高器件光伏性能。使用0.05 mg mL-1的GQDs水溶液,喷涂120 s时,钙钛矿太阳能电池的各项性能最好,光电转换效率从13.61%提升到16.54%。2.本章工作选取氨基磺酸系列材料(氨基磺酸、氨基甲磺酸、氨基乙磺酸、3-氨基-1-丙磺酸)修饰sno2/钙钛矿界面。氨基磺酸材料具有简单的分子结构,容易定性的研究其在界面间的作用。经测试分析发现,磺酸基能和sno2表面的Sn4+配位,填充sno2表面的氧空位,氨基钝化钙钛矿的缺陷。同时氨基磺酸(SA)促进了钙钛矿晶核形成。而且氨基磺酸提高了sno2的费米能级,缓解sno2和钙钛矿的能级错配。最终0.5 mg mL-1的氨基磺酸修饰的器件取得了最好的性能,器件效率从18.22%提升到20.41%。3.本章工作探索钙钛矿太阳能电池两步旋涂法的制备工艺,总结出简单高效,可重复的钙钛矿太阳能电池制备工艺,器件效率达到了 21.41%。同时在钙钛矿薄膜上制备苯丙胺氢碘酸盐(PPAI)钝化层,通过测试分析发现PPAI可以和钙钛矿薄膜表面的残余PbI2形成新的二维钙钛矿相PPA2PbI4。当PPAI浓度为20 mM时,取得了最高为22.57%的器件效率。

关键词：钙钛矿太阳能电池 sno2电子传输层界面修饰石墨烯量子点氨基磺酸苯丙胺氢碘酸盐

钙钛矿太阳能电池sno2电子传输层的优化研究

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钙钛矿太阳能电池SnO2电子传输层的优化研究

作者：贺筱特湘潭大学

学位级别：硕士

随着我国经济社会不断向前发展,人类对于清洁能源的需求在急剧攀升,每天所需要消耗的清洁能源数量也正在不断地增加。自2009年以来,卤化物钙钛矿作为一种新型的半导体材料,已经成为了热门的研究话题。钙钛矿太阳能电池基于ABX材料的基... 详细信息

随着我国经济社会不断向前发展,人类对于清洁能源的需求在急剧攀升,每天所需要消耗的清洁能源数量也正在不断地增加。自2009年以来,卤化物钙钛矿作为一种新型的半导体材料,已经成为了热门的研究话题。钙钛矿太阳能电池基于ABX材料的基础上作为电池的吸光层,具有直接可调带隙,高的电子、空穴迁移率,较强的光吸收系数,高缺陷容忍以及低载流子非辐射复合。除此之外,商业上可以实现卷对卷印刷制造。近些年来,研究者通过对于钙钛矿电池机理的研究,希望能够在这一领域有所突破。通过前期大量的实验表明,电池界面层的钝化作用不仅能够提高电池的效率,还能改善电池的迟滞现象。sno作为一种常用的电子传输层材料,电子迁移率高、可室温条件下制备、与钙钛矿的能级较为匹配。但是通过实验结果可知,这种电子传输层材料也有自身的不足之处,sno体内存在着氧空位缺陷以及其薄膜表面存在着大量的羟基,因为使得该体系下的钙钛矿太阳能电池的效率受到限制,并且存在I-V曲线的迟滞现象。针对这两个关键的问题,本文通过大量的实验有针对性地对sno进行了体内和体外的缺陷钝化与调控,主要是通过两个钝化途径进行深入研究:首先,由于sno体内存在着氧空位缺陷,本文通过引入适量浓度的乙二胺四乙酸(EDTA),成功地实现了对sno体内氧空位缺陷的钝化,本实验最高效率为18.59%。其次,本文还通过在已经制备好的sno薄膜表面修饰一层富勒烯衍生物(C-SAM),进而改善了器件的迟滞现象。修饰后的富勒烯衍生物能够与sno表面的羟基进行中和作用,从而减少了表面羟基的数量,提高了载流子的抽取能力以及钙钛矿薄膜的成膜质量,最终器件的迟滞改善原因主要得益于C-SAM修饰后电池的填充因子的提高。对于该体系下的钙钛矿电池而言,富勒烯衍生物的最佳修饰浓度为1 mg/m L,电池的迟滞因子(HI)最低为0.058。最终本文还将EDTA与C-SAM共同作用到sno中,实现了效率提升与迟滞因子的进一步降低,最终的效率接近19%,迟滞因子为0.028。综上所述,本论文从sno电子传输层的缺陷钝化与调控这一方面对钙钛矿太阳能电池做出了一定的改善,为钙钛矿太阳能电池的缺陷钝化提供实验指导。

关键词：钙钛矿太阳能电池 sno2电子传输层乙二胺四乙酸氧空位缺陷迟滞因子

三元阳离子钙钛矿太阳能电池sno2电子传输层的研究

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三元阳离子钙钛矿太阳能电池SnO2电子传输层的研究

作者：孙闯安徽大学

学位级别：硕士

钙钛矿材料在十年前被用于太阳能电池方向,电池的能量转换效率从3.8%提高到今天的25.2%。钙钛矿优秀的材料性能——长载流子迁移长度和窄带隙,保证了其巨大的发展潜力。在目前研究中,对于钙钛矿太阳能电池元素比例和电子传输层(ETL)对... 详细信息

钙钛矿材料在十年前被用于太阳能电池方向,电池的能量转换效率从3.8%提高到今天的25.2%。钙钛矿优秀的材料性能——长载流子迁移长度和窄带隙,保证了其巨大的发展潜力。在目前研究中,对于钙钛矿太阳能电池元素比例和电子传输层(ETL)对于器件性能的影响一直属于前沿热点。为了了解钙钛矿ETL在钙钛矿太阳能电池中的作用,本研究针对性的制备了5组不同层数的氧化锡薄膜样品,首先通过轮廓仪测量了5组样品的具体厚度,并通过轮廓仪曲线可观察出一层膜样品表面出现明显起伏,通过显微镜观察一层样品出现了薄膜覆盖不全的情况,由此得知了一层样品膜过薄无法成膜的情况。随后通过旋涂蒸镀法制备了氧化锡器件,并利用空间电荷限制电流(SCLC)法测量氧化锡膜厚度与缺陷存在着密切的关系,其中研究发现,过薄的膜中无法呈现出SCLC曲线,这是因为薄膜无法完全覆盖的现象导致了电极与ITO表面直接接触。经过比对得知三层膜样品中的缺陷是最少的。随后通过原子力显微镜(AFM)的表面形貌测量发现,薄膜的表面粗糙度与薄膜厚度之间也是有关系的,其中为了便于观察单层膜和双层膜的粗糙度,选择了薄膜旋涂良好的位置进行的测量,最终得出的结论是,5批样品中,3层膜样品的粗糙度最低,表面形貌最好。为了了解膜厚度对功函数(WF)的影响,利用开尔文探针系统对氧化锡膜进行了功函数的测量,结果发现3层氧化锡膜与钙钛矿膜的功函数匹配效果最佳。为了研究钙钛矿材料中元素比例对成膜质量的影响,制备了4组药品比例的三元阳离子钙钛矿薄膜,对其进行了XRD衍射表征,根据所得的峰形对比,得出分子式为Cs(FAMA)Pb(IBr)的钙钛矿薄膜的结晶效果最好,此时的Pb与MA/FA的比例为0.98:1,并通过AFM观察发现这一比例的钙钛矿晶粒尺寸接近于1微米,表示所制备的钙钛矿膜结晶质量很好。得到了最佳比例的钙钛矿膜,利用这一比例,本次研究制备了5组不同厚度的氧化锡基钙钛矿太阳能电池,并利用太阳能电池的标准I-V测试条件,对5组样品进行了光电测试分析,根据测试结果,得到了5组样品的串并联电阻和效率等光电特性参数,经过发现氧化锡膜厚度与器件效率之间有着很大联系,其中三层膜对应器件的效率最高,达到了17.06%,而1层和2层样品却表现为很低的效率,这与氧化锡的成膜质量有着很大的关系。而4层膜和5层膜效率的下降,主要是因为材料本身电阻性能的恶化,因此得到结论,过薄的氧化锡膜会因为成膜质量差甚至不成膜导致器件效率的降低,而过厚的氧化锡膜则会因为膜电阻和缺陷的增加,降低电池的性能。最佳的膜厚应为3层膜样品,此时对应的厚度为23nm。

关键词：三元阳离子钙钛矿太阳能电池 Cs0.05(MA0.15FA0.850.95Pb(I0.85Br0.15)3 sno2电子传输层

基于sno2电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究

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基于SnO2电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究

作者：刘京东北师范大学

学位级别：硕士

近几年,有机-无机杂化的钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)异军突起,逐步成为硅基太阳能电池最有希望的替代者。其中,电子传输层(Electron Transport Layers,ETLs)为决定整体电池的性能关键组成部分,而常用的电子传输层材... 详细信息

近几年,有机-无机杂化的钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)异军突起,逐步成为硅基太阳能电池最有希望的替代者。其中,电子传输层(Electron Transport Layers,ETLs)为决定整体电池的性能关键组成部分,而常用的电子传输层材料TiO,由于电子迁移率低、制备温度高等缺点,一直为研究者所诟病。sno纳米晶的引入,为PSCs的发展提供了新思路。相比于TiO,sno具有更高的电子迁移率,更宽的带隙,并且与目前最高效的钙钛矿材料能级位置更加匹配。虽然sno作为ETLs优点很多,但是仍然存在一些问题需要解决,因此,本文基于有机-无机杂化钙钛矿的平板太阳能电池器件来对sno的ETLs进行调控,优化其对电子提取及传输的性能,并从机理上对其进行解释和阐述。本文首先利用一种简单的方法,对低温sno(sno),由于sno中Sn元素的价态为+4价,因此在sno中引入高价态元素可实现对其的N型掺杂,从而进一步提高其电导率。对比掺杂前后的ETLs,掺杂后不仅使得电池器件光电转换性(PCE)能提高,同时填充因子(FF)和开路电压(Voc)均得到提高,短路电流密度(Jsc)则符合预期,随着Nb掺杂量的增加而增加。而更为直观的影响就是减小了电池J-V曲线正反扫的回滞,推测是由于掺杂对ETLs的导带(CB)位置进行了调整,与钙钛矿吸光层的导带位置更加匹配,降低了电子在界面传输的势垒使得电子由钙钛矿向ETLs注入更加顺畅,同时一定程度上抑制了电子-空穴的复合。正是针对以上几点,本文进行了详细的表征及论述。既然掺杂是一种有效的优化半导体材料性能的手段,因此,本文又基于sno的ETLs进行了一系列不同种类元素的掺杂,并对其性能分别进行了考察,旨在寻找出一种对sno这种半导体材料应用于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池器件中ETLs的最优解。同时发展一种简单高效的方法实现对低温sno地有效掺杂,不仅可以解决其自身导电性问题,而且最重要的是可以在一定幅度范围内调整其能带位置,以更好地匹配不同种能带位置不一的钙钛矿吸光层,具有一定的普适性,为后续器件性能提高提供一种强力有效的改进方法。

关键词：钙钛矿太阳能电池 sno2电子传输层掺杂能带位置光伏稳定性

基于sno2电子传输层的柔性钙钛矿太阳能电池的制备

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基于SnO2电子传输层的柔性钙钛矿太阳能电池的制备

作者：李静武汉理工大学

学位级别：硕士

柔性太阳能电池因其在建筑、交通、便携式和可穿戴电子等诸多领域拥有巨大的应用潜力,已引起学术界和工业界的广泛关注。近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)已成为最具有发展前景的光伏技术,不仅能量转换效率高、制造成本低,同时可以用溶液... 详细信息

柔性太阳能电池因其在建筑、交通、便携式和可穿戴电子等诸多领域拥有巨大的应用潜力,已引起学术界和工业界的广泛关注。近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)已成为最具有发展前景的光伏技术,不仅能量转换效率高、制造成本低,同时可以用溶液法低温制备(传输层至关重要。本论文采用具有较高电子迁移率且易低温制备的sno作为电子传输材料(ETLs),研究不同方法合成的sno对柔性器件的制备及性能的影响,并在此基础上,探索高效柔性钙钛矿太阳能电池及组件的制备与研究,主要研究内容与结论如下:1.采用溶胶凝胶法(Sol-gel)直接低温制备sno ETLs,发现制备的薄膜质量极大的受环境湿度影响,降低电池的性能及重现性。通过分析发现环境湿度会影响SnCl的水解程度,导致sno薄膜表面含有未反应的SnCl残留,影响钙钛矿的光生电子向sno ETLs传输。由此,我们开发了一种简单的水处理方法,可以使SnCl充分水解,从而不受环境湿度影响,得到一种高晶态的sno薄膜,提升了其电子萃取和传输能力。经过处理后制备的PSCs性能得到显著提高,光电转换效率(PCE)高达19.17%,远高于未处理器件(17.59%)。更重要的,由于该方法制备的sno薄膜质量不受环境湿度影响,器件重现性得到了大幅度提高。依据此方法制备的柔性器件效率可达12.78%。2.由溶胶凝胶法制备的sno薄膜缺陷较多,虽然经过水处理有一定的改善,但柔性PSCs性能仍差强人意。为进一步优化sno ETLs质量,本章采用SnCl·5HO水溶液在90℃条件下水解合成sno纳米颗粒。通过调控SnCl·5HO水溶液浓度及水解时间,控制SnCl自释放酸水解过程,制备稳定均匀sno纳米颗粒(sno NPs)。这种预晶化的sno NPs结晶度高、缺陷少、电子迁移率高,经过PCBM界面进一步优化,使得制备的柔性器件性能提升至15.56%。3.柔性器件走向应用,必须解决器件放大的问题。随着器件面积进一步放大,其效率大打折扣,主要问题在于高均匀、可重复、大面积功能层的质量难以控制。在此,我们开发了一种易于大面积印刷sno致密膜和柔性钙钛矿组件(PSMs)的制备技术。我们将预晶化的sno配置成墨水,利用可生产放大的狭缝涂布(Slot-die coating)技术,印刷制备大面积sno ETLs,并采用一步溶剂工程法沉积钙钛矿层,实现大面积柔性组件的制备。基于sno的柔性钙钛矿太阳能组件由6个子电池串联,有效面积为16.07 cm,最高转换效率高达15%。

关键词： sno2电子传输层柔性钙钛矿太阳能电池柔性钙钛矿电池组件高效

氨基硫脲络合sno2电子传输层改善MAPbI3钙钛矿太阳能电池性能

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氨基硫脲络合SnO2电子传输层改善MAPbI3钙钛矿太阳能电池性能

钙钛矿太阳能电池光吸收层和电子传输层的优化研究

第九届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：张磊葛肖瑜徐凌波浙江理工大学

目前,平面N-I-P型结构的钙钛矿太阳能电池(PSCs)受到广泛的关注,它由电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)以及钙钛矿光吸收层(PVK)组成。ETL是完整电池器件结构中必不可少的组成部分,它在很大程度上影响PSCs的整体性能,许多研究人员对此... 详细信息

目前,平面N-I-P型结构的钙钛矿太阳能电池(PSCs)受到广泛的关注,它由电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)以及钙钛矿光吸收层(PVK)组成。ETL是完整电池器件结构中必不可少的组成部分,它在很大程度上影响PSCs的整体性能,许多研究人员对此领域给予了极大的关注。二氧化锡(sno)凭借制备温度低、高迁移率、良好的化学稳定性和器件迟滞现象不明显等优点,被认为是取代TiO的最佳电子传输层材料。但是sno也存在一些缺点,例如其内部大量的氧空位会导致载流子非辐射复合。在本文中,氨基硫脲(TSC)作为多功能添加剂被引入到sno中,钝化其内部氧缺陷的同时,有利于改善钙钛矿结晶质量。TSC的引入将PCE从15.74%提高到18.17%,同时提高了器件稳定性并减少了滞后,为提高钙钛矿太阳能电池的光电性能提供了一种简便可行的方法。

关键词： MAPbI3钙钛矿太阳能电池 sno2电子传输层添加剂工程氧缺陷

来源： cnki会议评论

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钙钛矿太阳能电池光吸收层和电子传输层的优化研究

作者：陈磊河南师范大学

学位级别：硕士

能源缺乏和环境污染是人类社会可持续发展所面临的严峻问题。因此对清洁能源的发展利用日渐紧迫,清洁能源也是实现碳达峰、碳中和战略目标的重要举措。太阳能因其对环境要求限制小、安全性高、无污染等特点受到各国关注。太阳能电池是... 详细信息

能源缺乏和环境污染是人类社会可持续发展所面临的严峻问题。因此对清洁能源的发展利用日渐紧迫,清洁能源也是实现碳达峰、碳中和战略目标的重要举措。太阳能因其对环境要求限制小、安全性高、无污染等特点受到各国关注。太阳能电池是有效利用太阳能转化为电能的一种方法,其中钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有优异的光电性质,并且结构简洁易制备。钙钛矿太阳能电池仅短短十余年的发展,从最初3.8%的光电转换效率（PCE）提升到25.7%,是太阳能电池领域中发展最迅速的。然而PSCs中仍存在材料易分解、载流子复合等诸多问题限制效率和长期稳定性的提升。本论文从PSCs中存在较多的缺陷密度、载流子迁移率较低、稳定性差等方面着手进行系统的研究。通过Pb（Ac）、PAM和SCN添加剂的方式优化钙钛矿光吸收层和电子传输层,不仅增强他们自身薄膜的质量而且还可以改善界面接触,降低了器件中的缺陷密度,提高了载流子传输的效率,减少了能量传输的损耗,从而提升了PSCs的PCE和稳定性。主要研究工作包括:（1）基于FTO/sno/FAPb I/Spiro-OMe TAD/Au结构,本文研究了Pb（Ac）掺杂光吸收层对钙钛矿太阳能电池性能的影响。将不同质量的Pb（Ac）添加到钙钛矿前驱液中,由于Ac阴离子具有晶粒生长调节剂的作用,部分Pb I优先与Ac进行配位,形成中间相,延缓晶粒的结晶过程,获得高质量钙钛矿薄膜。SEM结果显示Pb（Ac）修饰薄膜的晶粒沿垂直方向生长,钙钛矿活性层的晶粒排列整齐、致密。飞秒Fs-TA和缺陷态密度（t DOS）测量结果表明,添加6 mg Pb（Ac）修饰的钙钛矿薄膜相比较于初始薄膜,其载流子寿命从482.4 ps增加到1340 ps,阱态密度显著降低。填充因子（FF）和功率转换效率（PCE）分别从76.5%和19.7%提高到81.1%和21.8%,且6 mg Pb（Ac）修饰的PSCs在空气中放置1000小时进行光老化仍然保持原来效率的90%。（2）基于FTO/sno/FAPb I/Spiro-OMe TAD/Au结构,本文研究了非离子型聚合物聚丙烯酰胺（PAM）修饰sno电子传输层对电池器件性能的影响。PAM的添加减少了sno胶体溶液中的聚集现象,可以制备得到具有均匀sno晶粒的电子传输层,有利于钙钛矿薄膜的晶粒生长,获得高结晶的钙钛矿薄膜,使之与光吸收层界面接触紧密,降低了两者间界面的缺陷密度,提高了载流子输运的效率。1 m L sno胶体溶液中添加0.8mg PAM制备的钙钛矿太阳能电池性能最佳,其Voc、FF和PCE分别达到1.12 V、81.52%和21.6%。电池器件在室内空气湿度为30%的环境下放置1000小时后,仍然保持了其初始PCE的85%。（3）基于ITO/sno/(FAMACs)Pb(IBr)/Spiro-OMe TAD/Au结构,本文研究了KSCN和Gu SCN掺杂钙钛矿光吸收层对钙钛矿太阳能电池性能的影响。KSCN和Gu SCN掺杂增强了钙钛矿薄膜晶粒的尺寸,减少了晶界密度,这可以有效减少钙钛矿薄膜中的缺陷态,提升器件的光电性能和稳定性。经KSCN和Gu SCN修饰后的最佳器件的PCE分别为17.75%和18.77%,空气中放置45天后的PCE值仍分别为初始值的83%和90%,未修饰钙钛矿太阳能电池只保留初始PCE的65%。

关键词： FAPbI3钙钛矿 sno2电子传输层醋酸铅聚丙烯酰胺缺陷密度

电子传输层的前驱体工程制备高效钙钛矿太阳能电池

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电子传输层的前驱体工程制备高效钙钛矿太阳能电池