基于两步法的钙钛矿薄膜制备以及其在低温钙钛矿电池的应用

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1、分类号：O469单位代码：10183钙研究生学号：2014322047密级：公开钛矿太阳能电池的薄吉林大学膜制备硕士学位论文以及性（学术学位）能研究基于两步法的钙钛矿薄膜制备以及其在低温钙钛矿电池的应用PreparationofPerovskiteFilmswithTwo-StepMethodandApplicationsinLow-TemperaturePerovskiteSolarCells郑恩强作者姓名：郑恩强专业：凝聚态物理研究方向：钙钛矿太阳能电池吉林指导教师：王晓峰教授大学培养单位：物理学院2017年4月基于两步

2、法的钙钛矿薄膜制备以及其在低温钙钛矿电池的应用PreparationofPerovskiteFilmswithTwo-StepMethodandApplicationsinLow-TemperaturePerovskiteSolarCells作者姓名：郑恩强专业名称：凝聚态物理指导教师：王晓峰教授学位类别：理学硕士答辩日期：2017年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学

3、术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学或硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究

4、生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：凝聚态物理论文题目：基于两步法的钙钛矿薄膜制备以及其在低温钙钛矿电池的应用作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号，吉林大学前卫南校区物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室（130012）作者联系电话：0431-851551

5、26摘要基于两步法的钙钛矿薄膜制备以及其在低温钙钛矿电池的应用近年来，受能源危机及环境问题的影响，人们一直在寻找一种能够替代传统化石能源方法。其中太阳能电池以低成本及可再生的优势吸引了越来越多人的注意。在过去的五年当中，钙钛矿太阳能电池（PSC）效率飙升，成为太阳能电池领域里冉冉升起的一颗新星。虽然钙钛矿电池器件效率一直在上升，但是依然存在一些问题制约着钙钛矿太阳能电池的发展,例如:1．在平面结构钙钛矿太阳能电池中，理想的钙钛矿层成为获得高能量转换效率的必要条件之一。人们发现在CH3NH3PbI3中存在适量的碘化铅晶体能够钝

6、化钙钛矿薄膜晶界，抑制电子空穴的复合，提升短路电流。两步顺序沉积法已经广泛用于在钙钛矿太阳能电池中。这种方法将PbI2前驱体薄膜浸渍到碘化甲胺（CH3NH3I，MAI）中制备CH3NH3PbI3活性层。通过该方法制备的PSC的光伏性能的差异总是被归因于不同浸渍时间将会引起PbI2完全/不完全转化为CH3NH3PbI3。2．无机金属氧化物电子传输层被广泛地用于钙钛矿太阳能电池中。大多数无机电子传输层需要高温以形成导电性良好和无缺陷的薄膜。而这些方法将会限制其在柔性器件中的使用以及将来商业化的应用。因此，如何得到一种可低温柔性制

7、备的电子传输层成为钙钛矿太阳能电池领域里一项重要的问题之一。针对以上两个问题我们提出两种解决方案：1．为了解决第一个问题，我们采用溶剂蒸汽退火（SVA）方法制备大晶粒尺寸的PbI2晶体，以制备得到高质量的钙钛矿薄膜。使用该方法，发现在CH3NH3I溶液中增加的PbI2浸渍时间会降低得到的PSC的能量转换效率，而钙钛矿膜中PbI2/CH3NH3PbI3的含量并没有明显的变化。我们通过紫外-可见光吸收，X射线衍射，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和扫描I电子显微镜的测试探究了这种变化的来源。我们将这种光伏性能的异常减少是因为CH

8、3NH3PbI3壳层对PbI2核的插层/脱嵌。这将会导致对PbI2和CH3NH3PbI3晶格的掺杂效应以及在表面上形成CH3NH3PbI3覆盖层。基于我们的发现，采用多次浸渍-干燥法作为替代方法去改善结晶质量。我们将这种方法应用在低温制备的无致密层的钙钛矿太阳能电池当中。我们用ITO/CH