平面型钙钛矿结构CH3NH3PbI3薄膜的可控制备及光伏性能研究

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1、分类号：TN304.2密级：公开UDC：620编号：201321801023河北工业大学硕士学位论文平面型钙钛矿结构CH3NH3PbI3薄膜的可控制备及光伏性能研究论文作者：褚义霞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：郝秋艳职称：教授资助基金项目：天津市自然科学基金（NO.16JCYBJC17500）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistryCONTROLLABLEPREPARATIONOFP

2、LANARPEROVSKITECH3NH3PbI3THINFILMFORPHOTOVOLTAICPROPERTIESSTUDYSbyChuYixiaSupervisor:Prof.HaoQiuyanMarch2017ThisworkissupportedbytheNaturalScienceFoundationofTianjin(NO.16JCYBJC17500)摘要近些年来，全球变暖、环境污染、能源危机时刻威胁着人类的身体健康和全球经济的可持续发展。太阳能，作为取之不尽用之不竭的新型能源，一直被人们广泛关注着，尤其是在光伏太阳电池领域的应用，目前制备工艺最成熟、应用最

3、广的太阳能电池是硅太阳能电池，效率已经达到了25%，但硅太阳电池制备成本高，限制了其应用领域。近年来，钙钛矿结构太阳能电池的迅速发展受到广泛关注，但是要想商业化生产还有许多问题需要解决，能够同时溶解有机成分和无机成分的溶剂很少，并且传统的溶剂（DMF等）不利于控制薄膜晶粒的大小；虽然当前电池的稳定性在逐步提高，但距商业化还有一定距离。本论文主要采用了绿色有机溶剂1-乙基-2-吡咯烷酮（NEP）来溶解PbI2和PbBr2粉末，采用浸渍提拉法制备PbI2和PbBr2前驱体薄膜，研究了不同热处理温度、时间对PbI2前驱体薄膜形貌及晶粒尺寸的影响，结果表明70℃下热处理20mi

4、nPbI2前驱体薄膜具有很好的结晶性和致密性；实验还研究了PbI2前驱体薄膜形貌及晶粒尺寸对CH3NH3PbI3薄膜形貌的影响，结果表明当PbI2前驱体薄膜的热处理温度为70℃，热处理时间为20min时，所得的CH3NH3PbI3薄膜表面平整度高，晶粒尺寸大小均匀。所以选取此条件下的PbI2前驱体薄膜用于后续实验。其次研究了利用气相辅助液相法在PbI2前驱体薄膜上蒸镀CH3NH3I粉末的蒸发时间及蒸发温度对CH3NH3PbI3薄膜质量的影响，结果表明在150℃下反应2h时制备的CH3NH3PbI3薄膜致密度和表面平整度最佳，选择此条件下的薄膜制备了结构FTO/c-TiO

5、2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMe-TAD/Ag的太阳电池,测得光电转换效率为10.2%。此外，本论文还对比了在PbI2前驱膜蒸镀CH3NH3Br以及在PbBr2前驱体薄膜上蒸镀CH3NH3I的工艺对CH3NH3Pb(I1-xBrx)3吸收层质量的影响，找到最佳薄膜制备工艺条件，并分析了成分x值对钙钛矿吸收层稳定性的影响，当x值为0.5时，CH3NH3Pb(I1-xBrx)3表现较好的稳定性。关键词:钙钛矿型太阳能电池1-乙基-2-吡咯烷酮(NEP)气相辅助液相法CH3NH3Pb(I1-xBrx)3稳定性IABSTRACTInrecentyears,globa

6、lwarming,environmentalpollution,energycrisisthreathuman'shealthyandeconomicsustainabledevelopment.Becausesolarenergywillneverbeusedup,moreandmorescientistsputtheireyesonit.Atpresent,themostmatureandwidelyusedsolarcellissiliconsolarcell,it,sconversionefficiencyhasreached25%.However,thecos

7、tofpreparationofsiliconsolarcellsisveryhigh,whichlimitsitsapplication.Thisyears,Therapiddevelopmentofperovskitesolarcellshasattractedwideattention,atthetimetherearemanyproblemsmusttobesolvedifwewanttoputitintocommercialproduction.Thereisveryasmallamountofsolventwhichcansi