论文部分内容阅读
以金属有机卤化物(CH3NH3PbX3,X为卤素)作为光吸收材料的钙钛矿太阳能电池由于具有较宽的光吸收范围,直接带隙吸收和较高的载流子迁移率而受到了科研工作者的广泛关注。目前,钙钛矿太阳能电池已达到了20%以上。但由于在空气中不稳定使其产业化受到阻碍。 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2半导体纳米晶由于在光电化学方面具有许多优良的性质而在薄膜太阳能电池中作为一种光吸收剂得到了广泛运用。由于其稳定性良好,而且其能级可根据需要进行调节。因此,将它们作为空穴传输体运用到钙钛矿太阳能电池中不仅可以降低器件的制作成本,还可以提高器件的稳定性。 由此,本硕士论文主要围绕三个研究内容进行: 1、通过“一锅煮”的方法制备不同元素比例的Cu(In, Ga)(S,Se)2纳米晶;并对其成膜条件(分散剂、旋涂次数)进行探索,发现当以甲苯为分散剂,Cu(In, Ga)(S,Se)2纳米晶/甲苯溶液浓度为10mg/mL,转速为4000rpm,旋涂次数为3次时可得到均一、致密的Cu(In, Ga)(S,Se)2薄膜;以(NH4)2S为交换剂,采用相交换的方法将制备中附着在Cu(In, Ga)(S,Se)2表面的长碳链去除,从而促进其在极性溶剂中的分散。 2、采用不同的方法:两步浸泡法、气相辅助溶液法、一步法制备介孔型钙钛矿太阳能电池器件,分别得到了14.19%,8.29%,15.08%的光电转换效率,故选取一步法作为后续制备钙钛矿太阳能电池的方法。 3、将Cu(In, Ga)(S,Se)2纳米晶作为空穴传输体运用到钙钛矿太阳能电池中,对其光电转换效率,荧光光谱,外量子效率,电化学交流阻抗进行表征,发现其光电转换效率相比于不添加空穴传输层的器件提升了56%,电化学阻抗表征显示前者电子空穴复合阻力大于后者。另外,通过对未封装器件(以spiro-OMeTAD和以Cu(In, Ga)(S,Se)2纳米晶为空穴传输层)在空气中放置5天的效率进行测试发现以Cu(In, Ga)(S,Se)2纳米晶为空穴传输层为空穴传输层的器件仅下降了11%,而以spiro-OMeTAD为空穴传输层的器件下降了64%,由此说明前者在空气中具有更高的稳定性,这主要与Cu(In, Ga)(S,Se)2纳米晶本身的疏水性有关。