钙钛矿薄膜生长研究及光伏器件应用

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1、ｍ硕士学位论文＿钙钛矿薄膜生长研究及光伏器件应用作者姓名莫佳杰学校导师姓名、职称张春福教授企业导师姓名、职称卢刚高工申请学位类别工程硕士Ｉ西安电子觀大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果中所罗列的内容以外；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说

2、明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。，ｒ：：义日期本人签名西安电子觀大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和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属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、。缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿本人签名：导师签名加“

3、’广日期：：日期学校代码10701学号1511122718分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文钙钛矿薄膜生长研究及光伏器件应用作者姓名：莫佳杰领域：集成电路工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：张春福教授企业导师姓名、职称：卢刚高工学院：微电子学院提交日期：2018年4月GrowthMechanismStudyofPerovskiteThinFilmandItsApplicationinPhotovoltaicCellsAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequi

4、rementsforthedegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByMoJiajieSupervisor:ZhangChunfuTitle:ProfessorSupervisor:LuGangTitle:SeniorEngineerApril2018摘要摘要自2009年以来，有机-无机钙钛矿太阳能电池结构走过了敏化结构、介孔结构、柱状结构以及平面异质结这四个阶段，其能量转化效率也从最初的3.8%急剧提升到22.6%。效率的提升主要源自于对钙钛矿材料组分的优化以及与钙钛矿接触的界面材料的改进优化。本文所进行的实验研究全部基于PED

5、OT:PSS的平面反型结构，因为其具有全溶液法、方法简单高效、适用于低温情况下的柔性衬底。但是到目前为止，该结构的电池能量转化效率普遍低于介孔结构的电池。因而，我们希望通过探索钙钛矿材料本身在动态生长时的结晶过程，以及对二步溶液旋涂法的改进，进而达到提升PEDOT:PSS结构的倒置钙钛矿太阳能电池性能的目的。主要内容如下:1）对传统两步旋涂溶液法进行优化制备平面反型钙钛矿太阳能电池，在MAI前体溶液中添加适量的极性溶剂DMF，以此控制了钙钛矿结晶的速度，解决了剩余碘化铅残留的问题，器件的平均转化效率（PCE）超过了15%，开路电压（VOC）达到0.98~1.01V，短路电流密度

6、（J2SC）达到20~22mA/cm，填充因子（FF）为77%~80%；2）在改进的二步旋涂法基础上，对极性溶剂添加剂DMF的量进行了优化，并确定了在MAI前体溶液中添加0.9%vol的DMF所制备的器件性能最优且稳定性最佳；3）探索了FA掺杂对钙钛矿材料带隙的调制作用，基于改进的二步溶液旋涂法制备混合钙钛矿材料，发现FA掺杂能有效提升材料在近红外波段的光吸收能力，通过实验进一步确认当MAI/FAI前体溶液比例为7:3时，制备的器件效率最优，其能量转化效率（PCE）达到17.2%，开路电压（VOC）为0.92V，填充因子（FF）为78.9%，短路电流（J2SC）为23.7mA/

7、cm。关键词：平面异质结，钙钛矿太阳能电池，二步旋涂法，极性溶剂添加剂，带隙调制IABSTRACTABSTRACTSincethereportofsolar-to-electricityconversionin2009,theorganic-inorganicperovskitesolarcellstructurehasundergonefourstagesofsensitizedstructure,mesoporousstructure,columnarstructureandplanar