【摘 要】
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太阳能取之不尽用之不竭,因此通过将太阳能转换为电能是解决能源危机的最有效方法,而受到研究者们广泛关注的钙钛矿太阳电池具有光电转化效率较高,制造工艺较为简单等优点。而且常用于钙钛矿太阳电池吸光层的钙钛矿材料多具有吸光系数高,载流子扩散长度长,禁带宽度合适等特点。自从2009年Miyasaka组首次制备出光电转换效率达到3.8%的钙钛矿太阳电池,到现在钙钛矿太阳电池的光电转换效率以经可以达到认证的25
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太阳能取之不尽用之不竭,因此通过将太阳能转换为电能是解决能源危机的最有效方法,而受到研究者们广泛关注的钙钛矿太阳电池具有光电转化效率较高,制造工艺较为简单等优点。而且常用于钙钛矿太阳电池吸光层的钙钛矿材料多具有吸光系数高,载流子扩散长度长,禁带宽度合适等特点。自从2009年Miyasaka组首次制备出光电转换效率达到3.8%的钙钛矿太阳电池,到现在钙钛矿太阳电池的光电转换效率以经可以达到认证的25.2%的光电转换效率。电子传输层在钙钛矿太阳电池中主要起到传输电子和阻挡空穴的作用,是钙钛矿太阳电池中必不可少的组成部分。常用的电子传输层TiO2需要较高的退火温度,增加其制备成本,并限制了其在柔性基底上的应用。虽然现在优化过得TiO2电子传输层不需要太高的退火温度,然而TiO2电子传输层内的氧空位,以及在紫外照射下会加速钙钛矿层分解等特点会影响器件的性能和稳定性,并且通常情况下,钙钛矿材料的电子迁移率会和TiO2的电子迁移率有一定的差异,会导致钙钛矿太阳电池中的电子传输的不平衡,进而影响器件的性能。SnO2和TiO2有相似的能带位置,晶体结构和物理性质,而SnO2的电子迁移率较高,能更有效的增加电荷传输减少电荷损失,同时SnO2的能带相比于TiO2更加匹配,较好的能带位置会增加电荷抽取能力和空穴阻挡能力,SnO2的结晶温度比TiO2要低,因此在柔性领域,大面积领域的应用上,SnO2具有更好的应用前景,同时SnO2的化学稳定性,减反射能力更好。本文探究SnO2电子传输层的两种制备方法,(使用SnCl2乙醇溶液水解氧化制备电子传输层,和直接使用商业化SnO2水溶胶制备电子传输层)分别调整制备工艺,并将其单独用作钙钛矿太阳电池的电子传输层,并探究两种方法制备电子传输层对钙钛矿太阳电池性能的影响。随后将两种方法结合起来制备SnCl2/SnO2电子传输层,通过PL等表征方法得出三种制备方法下的SnO2电子传输层中SnCl2/SnO2电子传输层具有更强的电子抽取能力,其上制备的有机无机杂化钙钛矿太阳电池器件性能更好,在其上的(FAPbI3)0.83(MAPbBr3)0.17器件最高光电转换效率可以达到16.32%。随后在无机钙钛矿太阳电池体系下,发现三种制备方法下的SnO2电子传输层中使用SnO2水溶胶制备的单层SnO2电子传输层最适用于该体系,并对CsPbI3钙钛矿吸光层进行掺杂优化,最终得到最优的器件的光电转换效率可以达到13.22%。
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