钙钛矿太阳能电池SnO2电子传输层的优化研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javaname39
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国经济社会不断向前发展,人类对于清洁能源的需求在急剧攀升,每天所需要消耗的清洁能源数量也正在不断地增加。自2009年以来,卤化物钙钛矿作为一种新型的半导体材料,已经成为了热门的研究话题。钙钛矿太阳能电池基于ABX3材料的基础上作为电池的吸光层,具有直接可调带隙,高的电子、空穴迁移率,较强的光吸收系数,高缺陷容忍以及低载流子非辐射复合。除此之外,商业上可以实现卷对卷印刷制造。近些年来,研究者通过对于钙钛矿电池机理的研究,希望能够在这一领域有所突破。通过前期大量的实验表明,电池界面层的钝化作用不仅能够提高电池的效率,还能改善电池的迟滞现象。SnO2作为一种常用的电子传输层材料,电子迁移率高、可室温条件下制备、与钙钛矿的能级较为匹配。但是通过实验结果可知,这种电子传输层材料也有自身的不足之处,SnO2体内存在着氧空位缺陷以及其薄膜表面存在着大量的羟基,因为使得该体系下的钙钛矿太阳能电池的效率受到限制,并且存在I-V曲线的迟滞现象。针对这两个关键的问题,本文通过大量的实验有针对性地对SnO2进行了体内和体外的缺陷钝化与调控,主要是通过两个钝化途径进行深入研究:首先,由于SnO2体内存在着氧空位缺陷,本文通过引入适量浓度的乙二胺四乙酸(EDTA),成功地实现了对SnO2体内氧空位缺陷的钝化,本实验最高效率为18.59%。其次,本文还通过在已经制备好的SnO2薄膜表面修饰一层富勒烯衍生物(C60-SAM),进而改善了器件的迟滞现象。修饰后的富勒烯衍生物能够与SnO2表面的羟基进行中和作用,从而减少了表面羟基的数量,提高了载流子的抽取能力以及钙钛矿薄膜的成膜质量,最终器件的迟滞改善原因主要得益于C60-SAM修饰后电池的填充因子的提高。对于该体系下的钙钛矿电池而言,富勒烯衍生物的最佳修饰浓度为1 mg/m L,电池的迟滞因子(HI)最低为0.058。最终本文还将EDTA与C60-SAM共同作用到SnO2中,实现了效率提升与迟滞因子的进一步降低,最终的效率接近19%,迟滞因子为0.028。综上所述,本论文从SnO2电子传输层的缺陷钝化与调控这一方面对钙钛矿太阳能电池做出了一定的改善,为钙钛矿太阳能电池的缺陷钝化提供实验指导。
其他文献
太阳能驱动半导体催化水分解产氢,是解决环境污染和能源需求问题的一种重要途径。二维(Two-Dimensional,2D)Ⅲ-Ⅵ族化合物的Janus结构XM2Te(M=In,Ga;X=S,Se)具有合适的带边位置、适中的带隙和优异的光学性质,被认为是能够应用于光催化和太阳能电池领域的潜在材料。然而,单层XM2Te由于有限的分离能力、较低的光电转化效率(PCE),而限制了它在光催化领域的实际应用。利用
CAN总线协议是博世公司在1986年推出的一种串行通信协议,它主要定义了通信双方在数据链路层与物理层的规范。CAN总线的最大传输速率能达到1Mbps,在汽车通讯网络和工业控制中被广泛应用。但随着车载网络中数据量的激增,对总线的传输速率提出了更高的要求。在此背景下,2011年博世推出CAN FD(CAN with Flexy Data Rate)协议,译为可变速率的CAN。改进后的CAN FD协议克
随着无线通信技术的快速发展,数字集成电路的应用越来越广泛,在电路模块中的作用也越显突出,数模混合成为了当今的一大趋势。因此,作为数字电路和模拟电路之间连接的桥梁,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)是必不可少的一部分。目前较为常见的ADC类型有SAR ADC、Pipeline ADC、Flash ADC、Sigma-Delta ADC等。随着大量移动终端的使
太赫兹波凭借优越的特性,在军事隐身、机密通信和疾病检查领域显示出诱人的发展潜力,并激发了各国开发太赫兹技术的热情。开发太赫兹技术的困难之一是缺少太赫兹功能器件。太赫兹功能器件的缺乏主要是由于天然材料和太赫兹波之间很难发生电磁感应。人造超材料的提出在一定程度上促进了太赫兹功能器件的发展。即使这样,如何设计可控制的功能器件以适应多变的环境仍然是一个挑战。目前,大多数研究是从理论分析的角度进行的,很少有
荧光体因其具有的实用价值而被广泛研究,其应用领域非常广,例如激光、显示、照明、植物室内栽培和医学检测等。荧光粉中基质和激活离子的不同组合有着不同的发光特性,这使得将基质和激活离子进行合理组合从而实现不同性能的发光成为可能。近年来,陆续有人探索固体发光材料用于传感探测技术的途径与方案,报道最多的技术之一是将荧光体应用于温度传感。激光波长的测量对天文、军事、信息科学、计量等领域都显得至关重要。波长探测
随着现代信息技术的高速发展,我们需要处理的信息越来越多。数字信号处理的方式有更高的可靠性以及更低昂的成本。想要通过数字设备处理自然界的模拟信号,则需要先将这些信号通过模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)转换成数字信号。ADC的种类有很多,每一种ADC都有着各自的优势特点和适当的应用场合。相对于其他的ADC来说,逐次逼近型(Successive Approxi
时代的发展,能源消耗越来越快,开发新的能源是永恒不变的话题。晶体硅太阳能电池具有成熟的制备工艺,同时稳定性好,有着良好的性价比。近年来,无掺杂材料如过渡金属氧化物、碱金属化合物、有机半导体小分子等材料越来越受到科研人员的青睐。这些材料能够利用热蒸发,溅射沉积,原子层沉积,溶液加工的方法制备薄膜,同时这些分子不仅能够与晶体硅形成异质结,而且在太阳电池中能够作为电子或者空穴选择性接触层。成本低的同时工
自从21世纪初石墨烯问世以来,二维材料由于其优异的物理性质迅速成为低维纳米材料领域的研究热点,多种新型二维材料在实验上相继成功制备,如h-BN,Mo S2和磷烯等。二维Ⅳ/Ⅵ主族单硫化合物MX(M=Sn,Ge;X=Se,S,Te)是一类结构与磷烯相似的类黑磷材料,凭借自身合适的带隙、高载流子迁移率与充裕的地球储量等特点,在太阳能电池、光电转换器等领域有广阔的应用前景。但目前对于二维Ⅳ/Ⅵ主族单硫化
日益加剧的能源短缺和环境问题激发了人们寻找高效、绿色、环保的储能设备的热情。拥有高能量密度和长循环寿命的锂离子电池已广泛地应用于电子设备、能源汽车及化学储能设备。由于充放电机制与锂离子电池相似,且资源丰富、成本低、绿色环保,钠离子电池也引起了广泛的关注。负极材料是是提升锂/钠离子电池综合性能的关键之一。传统的锂离子电池石墨负极比容量偏低。另一方面,由于钠离子的半径及相对质量比锂离子大,适用于锂离子
近年来,柔性传感器系统作为一种新型电子器件以其便携性、实时性和可远程监控的特点,在智能化电子皮肤、可穿戴式电子设备、医疗辅助、健康和体育运动监控等实用场合中都具有巨大的市场应用潜力,与此同时,也引起了更多的研究兴趣。在刚刚过去的几年里,通过电子科学家们的不断努力探索和持续改进,基于智能柔性衬底的多种类型的电子传感器,包括电阻式,电容式,压电式的柔性传感器以及基于场效应柔性电子传感器层出不穷。这些传