基于tio_2纳米纤维棒的钙钛矿太阳电池研究

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1、ZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目：基于TiO2纳米纤维/棒的钙钛矿太阳电池研究英文论文题目：PerovskiteSolarCellsbasedonTitaniumDioxideNanofibers/Nanorods学科专业：纺织材料与纺织品设计作者姓名：杨术莉指导教师：杜平凡副教授完成日期：2016年12月25日浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论

2、文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书

3、）学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日浙江理工大学硕士学位论文基于TiO2纳米纤维/棒的钙钛矿太阳电池研究基于TiO2纳米纤维/棒的钙钛矿太阳电池研究摘要由染料敏化太阳电池（DSSC）发展而来的钙钛矿太阳电池（PSSC），自2009年问世以来，经过短短几年的发展，电池的光电转换效率已经超过20%，2013年被Science期刊评为年度世界十大科技进展之一。钙钛矿太阳电池由于其持续快速提升的高效率、制备工艺简单、成本低以及可实现柔性大面积印刷等优势，受到越来越多研究者的关注，成为光伏电池领域的研究热点

4、。目前提高钙钛矿电池转换效率及改善其稳定性的方法主要包括器件结构的优化、钙钛矿晶体薄膜的形貌调控和界面缓冲层的修饰等。本论文主要探究了钙钛矿太阳电池的介孔层，致密层和对电极对电池性能的影响。首先，对于钙钛矿太阳电池而言，介孔层担负着极其重要的作用，它不仅是电子传输层，更是作为吸光剂的钙钛矿晶粒的支撑框架。介孔层的孔隙可以引导钙钛矿的晶粒生长，从而影响钙钛矿的结晶性和形貌。本文通过静电纺丝在处理过的FTO导电玻璃上制备TiO2纳米纤维膜，经过高温烧结得到FTO导电玻璃/TiO2致密层/TiO2纳米纤维层的光阳极。利用场发射扫

5、描电镜（FE-SEM）、X射线衍射仪（XRD）表征获得的样品，结果显示，500°C烧结后，得到的TiO2纳米纤维层由锐钛矿组成。此外又通过简便的刮涂法制备了基于TiO2纳米棒的钙钛矿太阳电池，TiO2纳米棒是将静电纺丝制备的TiO2纳米纤维经过超声处理制得，直径和长度分别约为100nm和2μm。对比两种不同介孔层的钙钛矿太阳电池的光电性能，发现基于TiO2纳米纤维的钙钛矿太阳电池具有更优异的光电性能，分析可知是因为纳米纤维层的存在使得光阳极膜具有更高的孔体积，进而赋予了钙钛矿更高的负载率。其次，对于钙钛矿太阳电池来说，影响

6、电池效率的主要因素之一是光生电子与空穴传输材料中的空穴发生复合，导致电流输出效率较低。目前采用的，被认为最能有效抑制电子复合的方法之一，是在FTO导电玻璃和TiO2介孔层之间添加一层致密层，这样可以抑制电子逆传递，提高电池效率。本文分别通过水热法和旋涂法制备出两种不同的TiO2致密层，比较其对钙钛矿太阳电池光电性能的影响。并通过水热法制备了不同厚度的TiO2致密层，以研究致密层厚度对电池性能的影响，得出水热法制备的TiO2致密层的最佳厚度为～300nm。最后，由于Au作为钙钛矿太阳电池的对电极时需要在高真空设备下进行，不适

7、合商业化大规模生产。因此，选择一种优异的对电极材料不仅可以保证电池的性能，还可以提高电池稳定性，对于钙钛矿太阳电池未来的大规模生产至关重要。本论文围绕降低钙钛矿I浙江理工大学硕士学位论文基于TiO2纳米纤维/棒的钙钛矿太阳电池研究太阳电池成本及提高器件的稳定性进行了一些探索性研究，初步制备了基于碳对电极的钙钛矿太阳电池，但电池的转换效率与基于金对电极的电池性能还存在一定差距，需通过进一步的研究来加以改善。总的来看，基于碳对电极的钙钛矿太阳电池还是具有较大的发展潜力。关键词：静电纺丝；钙钛矿太阳电池；介孔层；致密层；碳对电极

8、II浙江理工大学硕士学位论文基于TiO2纳米纤维/棒的钙钛矿太阳电池研究PerovskiteSolarCellsBasedonTitaniumDioxideNanofibers/NanorodsAbstractPerovskite-basedsolarcell(PSSC)evolvefromdye-se