基于TiO_2PCBM阻挡层的平面异质结钙钛矿太阳能电池的制备与表征.pdf

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1、PreparationandCharacterizationofPlanarHeterojunctionPerovskiteSolarCellusingTiO2/PCBMBlockingLayerAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByTangShiSupervisor:ZhangChunfuProfessorNovem

2、ber2015摘要摘要近年来，由于具有较高的能量转换效率、简便的制备工艺，有机-无机钙钛矿太阳能电池受到了广泛的关注。自2009年有机-无机钙钛矿太阳能电池问世以来，其能量转化效率从最初的3.8%急剧跃升至20.1%，但是目前研究较广的有机-无机钙钛矿太阳能电池中介孔材料的使用不但增加了太阳能电池的成本，同时介孔材料的随机分布也不利于对钙钛矿太阳能电池工作机理的进一步研究。在此背景下，本文通过实验探索了平面异质结有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，深入研究了钙钛矿太阳能电池制备工艺、有源层组分调控、阻挡

3、层结构对钙钛矿太阳能电池的影响，主要内容如下：1）摸索了平面异质结钙钛矿太阳能电池的制备工艺，通过‘两步溶液法’成功制备出平面异质结钙钛矿太阳能电池，器件的开路电压Voc达到0.77V，能量转化2效率达到4.67%，短路电流密度Jsc达到17.09mA/cm，填充因子FF达到0.37；2）通过对钙钛矿材料进行组分调控，使用‘两步溶液法’将平面异质结钙钛矿太阳能电池的性能提升了80%，器件的开路电压Voc达到0.96V，能量转化效率达2到9.53%，短路电流密度Jsc达到18.86mA/cm，填充因子FF达

4、到0.53；3）利用溶剂工程和‘一步溶液法’制备出了能量转化效率PCE超过10%的平面异质结钙钛矿太阳能电池，器件的开路电压Voc达到0.98V，能量转化效率PCE2达到10.77%，短路电流密度Jsc达到19.70mA/cm，填充因子FF达到0.56；4）研究了阻挡层对钙钛矿电池性能的影响，通过优化阻挡层结构与工艺，制备出了能量转化效率PCE超过15%的平面异质结钙钛矿太阳能电池，器件的开路电压Voc达到1.04V，能量转化效率PCE达到16.12%，短路电流密度Jsc达到221.96mA/cm，填充因

5、子FF达到0.71。关键词：平面异质结，钙钛矿，太阳能电池，阻挡层，制备工艺IABSTRACTABSTRACTDuetotheexcellentlightabsorptioncharacteristicsandconvenientdepositionprocess,organometalhalideperovskitesolarcellhascaughttremendousattentioninthepastfewyears.Since2009thefirstreportoforganometalhali

6、deperovskitesolarcell,stunningpowerconversionefficiencies(PCEs)boosthasbeenachievedfrom3.8%to20.1%inonly6years.However,inatypicalperovskitesolarcell,theuseofmesoporousTiO2layerinevitablyincreasethecostofperovskitesolarcell.TheuseofmesoporousTiO2layeralsoi

7、mpedethefurtherunderstandingoftheoperationmechanismofperovskitesolarcell.Hence,inthisworktheaimwasfocusedonthepreparationandcharacterizationoforganometalhalideperovskitesolarcell,includingthedepositionprocessoforganometalhalideperovskitematerials,composit

8、ionalengineeringoftheabsorberandthestudyoftheinfluenceofblockinglayertothedeviceperformance.Theresultsarelistedbelow:1)Thefabricationofheterojunctionorganometalhalideperovskitesolarcellwasstudied,usingthesequentiald