低温碳基psc钙钛矿层的滴涂制备及界面接触研究

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1、中图分类号：TM914.4；P578.4+91论文编号：102870618-SZ060学科分类号：080504硕士学位论文低温碳基PSC钙钛矿层的滴涂制备及界面接触研究研究生姓名李永涛专业类别材料工程专业领域纳米光电材料指导教师陶海军副教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyDrop-coatingpreparationofperovskitelayera

2、ndoptimizationofinterfacialcontactforlowtemperaturecarbonbasedPSCAThesisinMaterialsProcessingEngineeringbyYongtaoLiAdvisedbyProf.HaijunTaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要钙钛矿太阳能电池（PSC）因其较高的光吸收系数，较高的光电转换效率以及较低的成本得到了广泛

3、的关注。低温碳基PSC是在传统介孔PSC以及全印刷无空穴传输层PSC的基础上发展而来的，它既继承了传统介孔PSC优异的钙钛矿薄膜性能，又拥有全印刷无空穴传输层PSC的工艺简单等特点。但目前的钙钛矿层大多是由旋涂法制得，难以实现大面积，并且刮涂的碳电极与钙钛矿层间的界面接触较差，限制了电池性能的提升。因此为解决上述问题，本文探索了钙钛矿层的滴涂法制备工艺，并优化了钙钛矿层和碳层之间的界面接触，为电池的大面积制备及性能提升提供了可供选择的方法。研究内容及结论如下：（1）研究了钙钛矿层的滴涂法制备工艺即钙钛矿溶液的溶剂、滴涂量、溶液的渗透方式及ZrO2间隔层对钙钛矿层的成膜性

4、能及电池性能的影响。以DMF和DMSO为混合溶剂配制钙钛矿溶液，滴涂量为5×0.6μL时，钙钛矿层的成膜性能较好，薄膜在具有较好致密性的同时晶粒也较大，并且薄膜厚度最优，制备出的电池性能也最优。实验还通过机械振动和添加剂的方式促进钙钛矿溶液的向下填充，使得所制备的电池的电流有所提高。另外，在介孔TiO2上引入一层ZrO2间隔层能够较好的抑制暗电流，削弱载流子的复合程度，有利于电池电压及电流的提高，并且能够较好的提升电池在空气中的稳定性。（2）为增强C/CH3NH3PbI3界面接触，实验选择在碳浆料中添加对CH3NH3PbI3有一定溶解能力的溶剂ACN。当碳浆料溶剂中AC

5、N的添加量为5wt.%时，对滴涂制备的钙钛矿层的界面接触增强效果最好，制备出的电池效率也最高；另外ACN的添加不仅对滴涂法制备的钙钛矿层有增强界面接触的效果，同样对于旋涂制备的钙钛矿层也有此效果；实验也发现，经ACN处理后的钙钛矿层的晶粒尺寸也发生了变化，表面的大小尺寸的晶粒相互配合，使得钙钛矿层对光的吸收能力增强，使得电池的电流及电池效率有效提高。（3）实验还通过采用制备双层低温碳电极并优化其内容物的方法对C/CH3NH3PbI3界面接触进行了优化。当上、下碳层中大尺寸石墨与小颗粒炭黑的质量比分别为5:1和1:1时，既可以保证上碳层的导电性能，又可以使下碳层与钙钛矿层

6、的接触较好。同时实验也对下碳层的厚度及上碳层浆料中CNT和rGO的添加进行探索，进一步优化了碳电极的导电性和电池的光电性能。关键词：钙钛矿太阳能电池，全印刷，低温碳浆料，滴涂法，界面接触，溶剂I低温碳基PSC钙钛矿层的滴涂制备及界面接触研究ABSTRACTPerovskitesolarcell(PSC)hasattractedwideattentionforitshighopticalabsorptioncoefficient,highphotoelectricconversionefficiency(PCE)andlowcost.Thelowtemperatureca

7、rbonbasedPSCisdevelopedonthebasisoftraditionalmesoporousPSCandfullyprintableHTM-freePSC,itnotonlyinheritstheexcellentfilmperformanceoftheformer,butalsopossessesthelatter’ssimplefabricationandlargearea.However,thecurrentperovskitelayersaremostlyfabricatedbyspin-coating,whi