sn型有机金属卤化物钙钛矿薄膜的制备及光电性能研究

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1、硕士学位论文Sn型有机金属卤化物钙钛矿薄膜的制备及光电性能研究PREPARATIONANDOPTICALPROPERTIESRESEARCHOFSnTYPEORGANIC-METAL-HALIDEPEROVSKITE杨帅哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TM914.4学校代码：10213国际图书分类号：544.6密级：公开工学硕士学位论文Sn型有机金属卤化物钙钛矿薄膜的制备及光电性能研究硕士研究生：杨帅导师：张化宇申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM914.4U.D.C:544

2、.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDOPTICALPROPERTIESRESEARCHOFSnTYPEORGANIC-METAL-HALIDEPEROVSKITECandidate：YangShuaiSupervisor：Prof.ZhangHuayuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015D

3、egree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着钙钛矿太阳能电池的快速发展，低价、高效、环保已然成为了钙钛矿类太阳能电池的新方向。虽然铅类钙钛矿太阳能电池已经能够到达近20%的效率，但是Pb对环境的污染已经成为首要解决的问题。Sn由于跟Pb有类似的化学性能而作为代替走上了钙钛矿太阳能电池的舞台。由于CH3NH3SnI3相对较弱的光伏特性，Br掺杂改变CH3NH3SnI3的吸光性能从而提高太阳能电池的效率为此类太阳能电池的发展提供了新的道路。本文从制备Sn型钙钛矿材料为出发点，利用两步法和一步法

4、分别合成钙钛矿材料，分析不同的合成方法对薄膜形貌的影响，并且研究不同的工艺参数和过程优化对于钙钛矿薄膜厚度和形貌的影响，通过实验确定了利用一步法，以5000rpm，60s的旋涂速度，并且在旋涂过程中加入氯苯优化。同时在100℃，10min下进行低温热处理得到的性能最优。通过与Pb对比发现Sn材料的替换使得吸收光谱发生了红移，由850nm左右提高到了950nm左右。使得材料的吸收范围扩大，但是吸收值发生了降低。能带间隙由1.45eV降低到了1.2eV。同时研究Br的含量对钙钛矿材料的影响，实验发现随着Br含量的增加钙钛矿材料的颜色由黑褐色逐渐变为黄色，吸收光谱发生了明显的蓝移。本文以结构为FTO

5、/致密TiO2/介孔TiO2/钙钛矿层/HTM/Ag制备的太阳能电池器件表现出了比较良好的光伏特性。相比于传统的晶硅太阳能电池，具有较大的短路电流，与此同时太阳能电池的开路电压偏低，器件的光电转化效率为6.71%。而Sn类材料掺杂制备的CH3NH3Sn0.2Pb0.8I3太阳能电池开路电压只有0.62V，短路电流7.33mA/cm2也明显低于铅类的14.84mA/cm2，影响因子降低到了44%，器件的光电转化效率PCE为2.05%。Br掺杂制备的CH3NH3Pb(I1-xBrx)3随着Br含量增加，制备的太阳能电池器件Jsc发生了衰减。但是由于EBC的增加电池的开路电压Voc随之增加，以及影响

6、因子的增大。x=0.75左右时制备的电池可以达到最大的7.18%的效率，同时Br掺杂制备的CH3NH3Sn0.2Pb0.8(I1-xBrx)3在x=0.5左右时制备的电池可以达到最大的2.94%的效率。关键词：太阳能电池；Br掺杂；Sn类钙钛矿IV哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofperovskitesolarcells,lowprice,highefficiencyandenvironmentfriendlyhasbecomethenewresearchdirectionofperovskitesolarcells.Thought

7、heefficiencyofleadperovskitesolarcellshavebeenabletoreachcloseto20%,theleadpollutiontotheenvironmenthasbecometheprimaryproblemthatweneedtoface.Accordingtothesamechemicalpropertieswithlead,tinhasreceiv