pbi_2薄膜结构对钙钛矿太阳电池吸光层性能的影响及器件变温性能的研究

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1、分类号：O472单位代码：10183研究生学号：2013932050密级：公开吉林大学硕士学位论文PbI2薄膜结构对钙钛矿太阳电池吸光层性能的影响及器件变温性能的研究TheeffectofPbI2filmsmicrostructureonthelightharvestorlayerofperovskitesolarcellsanditstemperaturedependentperformance作者姓名：武文一专业：凝聚态物理研究方向：钙钛矿太阳电池指导教师：高春晓教授培养单位：原子与分子物理研究2016年5月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论

2、文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对论文的全部或部分内容进行任何形式的复削、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕七学位论文原创性声明：所呈交学位论文，本人郑重声明，是本人在指导教师的指导下独立进行硏究工作所联得的成果。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；均己在义中Ｌ义明确方式标明。本人完全意巧到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名

3、一：＾３口２／／曰期：年月卢曰PbI2薄膜结构对钙钛矿太阳电池吸光层性能的影响及器件变温性能的研究TheeffectofPbI2filmsmicrostructureonthelightharvestorlayerofperovskitesolarcellsanditstemperaturedependentperformance作者姓名：武文一专业名称：凝聚态物理指导教师：高春晓教授学位类别：理学硕士答辩日期：年月日摘要中文摘要PbI2薄膜结构对钙钛矿太阳电池吸光层性能的影响及器件变温性能的研究在有机/无机杂化钙钛矿太阳电池研究中，CH3NH3P

4、bI3层微结构的调控是一个重要的研究课题。钙钛矿太阳电池转换效率不仅与器件的光吸收性能有关,还与光生载流子的收集效率有关。载流子的收集能力主要由器件中的传输-复合过程决定，CH3NH3PbI3层的微结构是决定器件中复合速率的一个重要因素。在两步法制备CH3NH3PbI3吸光层的过程中，吸光层通过PbI2薄膜与CH3NH3I之间的反应获得，因此PbI2薄膜的微结构会对吸光层的微结构产生重要影响。本论文采用旋涂法制备了PbI2层，发现在旋涂溶液中加入正丁醇可以显著调控PbI2层的微结构。引入5%正丁醇添加剂制备的PbI2层具有介孔结构，其孔道结构有利于与CH3

5、NH3I反应，扫描电子显微镜照片可以看出正丁醇的添加增加了CH3NH3PbI3晶粒的尺寸，从XRD测量看出，添加正丁醇对CH3NH3PbI3的晶体结构没有影响，但晶体取向发生明显变化。光电测试表明，在制备钙钛矿太阳电池中使用正丁醇添加剂，开路电压可以从1.006V提高到1.096V，太阳光转换效率可以从13.8%提高到15.6%。阻抗测量表明，正丁醇添加剂可以增加器件的复合电阻，降低光生载流子复合速率，同时器件中的界面传输电阻也有所降低，有利于界面电荷收集过程。光致发光测量中，使用正丁醇添加剂制备的CH3NH3PbI3薄膜具有更强的荧光发射，表明薄膜中的缺

6、陷密度有所降低，同时TiO2电子传输层对CH3NH3PbI3薄膜的荧光猝灭程度也有增强，表明界面电荷转移过程得到改善。另一方面，本论文还探索了介孔钙钛矿太阳电池的电容表征方法，电容方法与伏安方法都是研究器件物理的重要手段，这里主要采用了C-V方法和变温导纳谱方法，这两种方法在Si、CIGS等多种太阳电池的研究过程中发挥了重要作用，但在钙钛矿器件中的应用还比较少。本论文通过C-V测量，研究了介孔钙钛矿器件的掺杂浓度、界面势垒和耗尽层宽度，还通过变温导纳谱研究了器件中I摘要的激活能、陷阱态密度分布等信息，发现其缺陷能级深度主要集中在240meV附近。这项工作表

7、明C-V方法和变温导纳谱可以作为钙钛矿太阳电池器件物理研究的有力工具。关键词：钙钛矿太阳电池，溶剂工程，微结构，C-V方法，变温导纳谱1AbstractAbstractTheeffectofPbI2filmsmicrostructureonthelightharvesterlayerofperovskitesolarcellsanditstemperaturedependentperformanceIntheorganic/inorganichybridperovskitesolarcellsresearch,themicrostructureregula

8、tionofCH3NH3PbI3layerisanimportan