有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备与稳定性研究

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1、缕奇Ｓｃ－ＺｈｅｊｉａｎｇｉＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕±学位论文ＭａｓｔｅｒＴｈｅｓｉｓ中文论文题目：有机无机杂化锅铁矿太阳能电池的制备与稳定性研巧Ｅｆｆ－ｉｃｉｅｎｔａｎｄＳｔａｂｌｅＳｏｌａｒＣｅｌｌｓＢａｓｅｄｏｎＯｒｆａｎｉｃＩｎｏｒｆａｎｉｃ英文论文题目：ＨｙｂｒｉｄＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ学科专业：府用化举：张ｓｋ作者姓名；指导教赋艦加（教巧）２０１６年１２巧３０日完成日期：浙

2、江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的巧究成果。除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人巴经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或化书而使用过的材料。与我一同工作的同悉对本研究所做的任何贡献均良在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作奢签名：。‘。三＾签字曰難：又了年月严曰学位论文版权使用授权书水学位论文作者完全了解浙注理工大学有权保留并向国象有关部口或

3、机构送交本论文的复印件和趨盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可Ｌ乂将＾学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可！乂采用影印、缩印或担描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适学位用论本文授权书）签字作着＞签名：导日期：０’了年月三＾日狮签名：＾私签字义月曰期：＞＇７年ｆ曰有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备与稳定性研究摘要近几年来，基于有机无机杂化钙钛矿材料CH3NH3PbI3的第三代太阳电池——钙钛矿太阳能电池（Perov

4、skitesolarcells）备受人们关注，被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。得益于其制备成本低，光谱吸收效率高和载流子扩散长度长（>1m）等特点，这类电池得到了快速的发展。其光电转换性能（Powerconversionefficiency）在短短6年时间内已经达到了22.1%的NREL认证效率。尽管钙钛矿太阳能电池的光电转换性能不断被刷新，钙钛矿薄膜在潮湿空气中制备时易分解和器件不稳定的问题仍旧限制着钙钛矿太阳能电池的发展。本文从提高钙钛矿薄膜和器件的稳定性入手，通过加入过量

5、甲基碘化胺（CH3NH3I，MAI）到钙钛矿前驱体溶液中，抑制薄膜在空气中分解，降低钙钛矿薄膜缺陷；通过使用具有自组装功能的富勒烯材料（PCBDAN）修饰TiO2电子传输层，提高了平面结构的钙钛矿太阳能电池性能，同时抑制器件光电转换效率在持续光照下的衰减；最后，通过使用喷雾热解法制备的NiO取代3,4-乙烯二氧噻吩聚合制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为空穴传输层，制备反型结构钙钛矿太阳能电池，并研究了器件的稳定性。取得的研究结果如下：（1）提出了一种在常规湿度空气条

6、件下（湿度~50%RH）制备高质量的钙钛矿薄膜的办法：通过优化钙钛矿前驱体中甲基碘化胺MAI过量的比例，控制钙钛矿薄膜在空气中加热的时间，得到由均匀晶粒组成且无孔洞的钙钛矿薄膜。通过XRD分析，钙钛矿薄膜在潮湿空气中加热分解的问题得到解决。通过XPS分析，过量MAI可以抑制钙钛矿薄膜中金属铅（Pb0）的出现，同时钙钛矿晶体中的碘铅比（I/Pb）从2.51提高到2.91，更加接近单个钙钛矿晶体中I/Pb成分的比例。通过荧光光谱（PL）和时间分辨荧光光谱（TRPL）测试表明，钙钛矿薄膜的PL强度提升了1倍

7、，载流子寿命（）从25.4ns提高到101.8ns。最终，在空气中制备结构为FTO/CompactTiO2/MesoscopicTiO2/MAPbI3/Spiro-oMeTAD/Au的正向支架钙钛矿太阳能电池的性能从14.06%提升到18.23%。（2）以自组装的富勒烯电子传输材料PCBDAN修饰二氧化钛界面，制备结构为FTO/CompactTiO2/PCBDNAN/Perovskite/Spiro-oMeTAD/Au的平面钙钛矿太阳能电池。通1过修饰，提高了钙钛矿薄膜的晶粒大小，加快了界面的电子传

8、输，抑制了界面的缺陷对钙钛矿薄膜的催化分解。最终，修饰后的平面钙钛矿太阳能电池的性能从13.64%提高到了16.78%。同时，未封装的器件在7日持续光照后器件性能从低于20%提升到大于70%。（3）用热喷雾制备NiO取代3,4-乙烯二氧噻吩聚合制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为空穴传输层,结合第二章钙钛矿制备的改进方法，组装结构为FTO/NiO/Perovskite/PCBM/Ag的反型结构钙钛矿太阳能电池。最终电池的