溶剂工程法制备平面异质结钙钛矿太阳能电池及其工艺优化

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1、分类号TM914.4学校代码10590UDC31密级公开深圳大学硕士学位论文溶剂工程法制备平面异质结钙钛矿太阳能电池及其工艺优化学位申请人姓名罗鹏专业名称材料科学与工程学院（系、所）材料学院指导教师柳文军副教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文溶剂工程法制备平面异质结钙钛矿太阳能电池及其工艺优化是本人在导师的指导下，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，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。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。本声明

2、的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（涉密学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日溶剂工程法制备平面异质结钙钛矿太阳能电池及其工艺优化

3、摘要钙钛矿太阳能电池（perovskitesolarcells,PSCs）因其工艺简单、成本低、效率高等优点，短短几年时间就迅速成为人们研究的热点。在PSCs中，钙钛矿光吸收层的质量对电池的转换效率有决定性的影响。采用传统方法制备的钙钛矿膜的成膜质量差，电池性能低。本文较为系统地研究了平面异质结钙钛矿太阳能电池中钙钛矿光吸收层的制备方法和工艺，通过溶剂工程改善钙钛矿的成膜质量，对工艺条件进行了优化，使电池性能在原有基础上得到了明显提高。论文的主要内容如下：1、基于溶剂工程的旋涂-浸渍法制备钙钛矿膜的工艺优化采用溶剂工程，通过使用DMF-DMS

4、O混合溶剂制备了钙钛矿前驱体PbI2(DMSO)薄膜，有效提高了前驱体的转化，电池性能得到了明显提升，平均效率ηavg从1.43%提高到4.39%。通过优化前驱体溶液的浓度，使电池性能得到了进一步提升，电池的ηavg提高到5.54%，最高效率ηmax为9.50%。虽然溶剂工程能有效提高前驱体的转化，但采用旋涂-浸渍法制备的钙钛矿膜呈现多孔状，限制了平面异质结PSCs性能的进一步提高。2、基于溶剂工程的两步旋涂法制备钙钛矿膜的工艺优化针对上述问题，本文采用更适合平面型器件的两步旋涂法制备钙钛矿膜。在采用DMF-DMSO混合溶剂提高前驱体转化的基

5、础上，通过对旋涂转速和前驱体浓度等工艺条件进行优化，获得了平整致密、颗粒尺寸大的钙钛矿膜，使电池性能得到了明显提高，优化后器件的ηavg达到了10.80%，ηmax达到了12.75%。3、基于溶剂工程的一步溶液法制备钙钛矿膜的工艺优化相比于两步法，一步溶液法步骤简单、前驱体转化率高，适合制备混合型钙钛矿膜，是今后发展的主要方向。但是传统的一步法制备的钙钛矿膜成膜质量差，本文采用溶剂工程，使用反溶剂来辅助钙钛矿成膜，并采用绿色环保的2-丁醇作为新型反溶剂，研究了前驱体的浓度和比例对钙钛矿成膜质量的影响规律，优化后器件的ηavg达到了9.81%，

6、ηmax达到了11.3%。I溶剂工程法制备平面异质结钙钛矿太阳能电池及其工艺优化4、基于溶剂工程的两步旋涂法制备柔性PSCs柔性太阳能电池由于成本低、重量轻、可弯曲等优点，相比与传统的刚性太阳能电池有更广泛的应用，而本文采用的PSCs制备技术非常适合在柔性衬底上制备太阳能电池。本文将经过优化的两步旋涂法的工艺应用于ITO/PET柔性衬底，制备出了转换效率为6.10%的柔性PSCs器件。关键词：钙钛矿太阳能电池；溶剂工程；DMSO；2-丁醇；柔性钙钛矿太阳能电池IIPreparationandOptimizationofPlanarHetero

7、junctionPerovskiteSolarCellsbySolventEngineeringAbstractOverthepastseveralyears,perovskitesolarcells(PSCs)haveattractedgreatattentionduetotheirfacilefabricationprocess,lowcost,highpowerconversionefficiency(PCE).Thequalityoftheperovskitelayerplaysacrucialroleindeterminingthe

8、PCEofthePSCs.However,thequalityoftheperovskitefilmspreparedbytheconventionalsoluti