鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層的電學(xué)性能優(yōu)化研究報告.

1、報報 告告 人：李倩儀人：李倩儀指導(dǎo)老師：李世彬指導(dǎo)老師：李世彬鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層電學(xué)性能的優(yōu)化研究電學(xué)性能的優(yōu)化研究目錄1研究意義與發(fā)展動態(tài)2選題依據(jù)與擬解決問題3研究內(nèi)容及實施方案4課題特色5預(yù)期成果19:13研究意義與發(fā)展動態(tài)研究意義與發(fā)展動態(tài) 材料簡介材料簡介分子式：分子式：ABX3A:CH3NH3+(MA)、 NH2CH=NH2+(FA)或或CsB:Pb或或SnX:Cl、Br或或I特性：直接帶隙、低非輻特性：直接帶隙、低非輻射復(fù)合、缺陷容忍能力大、射復(fù)合、缺陷容忍能力大、制備工藝簡單制備工藝簡單Nature Photonics, 2014, 8 (7

2、): 506-51419:13 研究意義研究意義 鈣鈦礦薄膜太陽能電池成本低鈣鈦礦薄膜太陽能電池成本低 制備工藝簡單，效率高制備工藝簡單，效率高 最有潛力取代硅太陽能電池最有潛力取代硅太陽能電池 制備柔性太陽能電池制備柔性太陽能電池19:13 發(fā)展動態(tài)發(fā)展動態(tài)2006 Miyasaka: CH3NH3PbBr3 替代染料替代染料 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率2.2%2009 Miyasaka: 利用利用I替代替代Br 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率3.9%2011 Park: 沉積稀疏小顆粒鈣沉積稀疏小顆粒鈣鈦礦吸收層鈦礦吸收層 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率6.5%Proc. 210th ECS Meeting(ECS,2006)

3、J Am Chem Soc, 2009, 131 (17):6050-6051Nanoscale, 2011, 3 (10): 4088-4093.19:13 發(fā)展動態(tài)發(fā)展動態(tài)Nature, 2013, 501 (7467): 395-3982012 Park : 利用利用固態(tài)空穴傳輸固態(tài)空穴傳輸 層層 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率9.7%2013 Snaith: 雙源蒸發(fā)、平板結(jié)雙源蒸發(fā)、平板結(jié)構(gòu)構(gòu) 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率15.3%Science, 2014, 345 (6196): 542-5462014 Yangyang：TiO2摻摻Y(jié)、界面、界面修飾修飾 換效率換效率19.3%Sci Rep, 2012

4、, 2: 591-59719:13 發(fā)展動態(tài)發(fā)展動態(tài)2015 Sang II Seok: FAPbI3 、分分子內(nèi)部置換子內(nèi)部置換 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率20.1%2016 Micheal: 采用采用FAI、PbI2、 MABr、PbBr2比例調(diào)控比例調(diào)控 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率20.8%2016 Micheal : 有機基團中有機基團中引入引入Cs 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率21.1%Science, 2015, 348 (6240): 1234-1237Sci Adv, 2016, 2 (1): e1501170.Energy Environ Sci, 2016:19:13選題依據(jù)與擬解決問題選題依據(jù)與擬解決問

5、題 主要理論 鈣鈦礦太陽能電池工作原理選題依據(jù)19:13選題依據(jù) Spiro-OMeTAD缺點 本身導(dǎo)電性較差。 價格較貴 容易分解 Spiro-OMeTAD優(yōu)點 與鈣鈦礦材料HOMO能級近似 較大的帶隙寬度 空穴取出能力強，PCE較高19:13選題意義1. 不同的摻雜劑能提高Spiro-OMeTAD導(dǎo)電性能。2. 不同的摻雜劑之間比例極大影響空穴傳輸層的導(dǎo)電性、空穴復(fù)合率等性能。所以研究不同摻雜劑的摻雜量對鈣鈦礦太陽能電池的性能提高具有重要的意義。 19:13 擬解決的擬解決的問題問題獲得空穴傳輸層有效摻雜方法以及相應(yīng)的成膜方法獲得制備致密氧化鈦以及高結(jié)晶致密鈣鈦礦薄膜方法準(zhǔn)確測試鈣鈦礦太陽

6、能電池電學(xué)性能擬解決的問題19:13研究內(nèi)容及實施方案研究內(nèi)容及實施方案 研究理論基礎(chǔ)研究理論基礎(chǔ)摻雜原理：摻雜原理：spiro-OMeTAD中摻雜Li-TFSI的效果類似于加入了p型摻雜劑，具體的摻雜效果與價級水平即氧化程度有關(guān)： 空氣中氧氣氧化 鈷類（III）的p型摻雜劑進行氧化研究內(nèi)容19:13 研究簡介研究簡介 研究方法：物理化學(xué)實驗法研究方法：物理化學(xué)實驗法 實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容： 空穴傳輸層摻雜的研究空穴傳輸層摻雜的研究 鈣鈦礦太陽能電池完備器件的制備鈣鈦礦太陽能電池完備器件的制備研究內(nèi)容19:13 摻雜對空穴傳輸層薄膜電學(xué)性能的影響研究摻雜對空穴傳輸層薄膜電學(xué)性能的影響研究 控制C

7、o摻雜量不變，變化Li摻雜量，獲得溶液旋涂獲得薄膜并通過四探針測試薄膜測試電導(dǎo)性； 控制Li摻雜量不變，變化Co摻雜量，獲得溶液旋涂獲得薄膜并通過四探針測試薄膜測試電導(dǎo)性。實施方案19:13 太陽能電池完備器件的制備太陽能電池完備器件的制備 電子傳輸層的制備：噴霧熱解法 鈣鈦礦薄膜的制備：一步法旋涂鈣鈦礦溶液 空穴傳輸層的制備：旋涂法 金屬電極的蒸發(fā)：熱蒸發(fā)法 測試：模擬太陽能光測試器件的J-V曲線以及穩(wěn)定輸出電流實施方案19:13 實驗手段：實驗手段：噴霧熱解法噴霧熱解法旋涂、燒結(jié)旋涂、燒結(jié)一步法旋涂、熱退火一步法旋涂、熱退火旋涂旋涂熱蒸發(fā)熱蒸發(fā)實施方案19:13課題特色課題特色課題特色 類比應(yīng)用：類比應(yīng)用： 此種摻雜方法在染料敏化電池中應(yīng)用方法相似。選擇范圍廣：選擇范圍廣： 鈷類（）的配合物較多，可選擇方案較多。19:13預(yù)期成果預(yù)