【摘 要】
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将量子点应用于钙钛矿太阳能电池中是提升电池性能的有效方法之一。本文基于碳电极的无空穴传输层钙钛矿太阳能电池,针对其活性层的成膜质量较差、界面载流子损失较多和稳定性较低等问题,利用SnS量子点尺寸和带隙可调、空穴迁移率和导电率高、疏水性能优异以及制备工艺简单等特点,将其分别应用于活性层的内部和表面,从而提升光电池的光电转换效率和稳定性。具体研究结论如下:（1）从电池的等效电路模型入手,分析了电池的串
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将量子点应用于钙钛矿太阳能电池中是提升电池性能的有效方法之一。本文基于碳电极的无空穴传输层钙钛矿太阳能电池,针对其活性层的成膜质量较差、界面载流子损失较多和稳定性较低等问题,利用SnS量子点尺寸和带隙可调、空穴迁移率和导电率高、疏水性能优异以及制备工艺简单等特点,将其分别应用于活性层的内部和表面,从而提升光电池的光电转换效率和稳定性。具体研究结论如下:（1）从电池的等效电路模型入手,分析了电池的串联电阻和并联电阻对电池填充因子的影响。结果表明,当电池模型中串联电阻增大时,填充因子会降低,当并联电阻增大时,填充因子会提高。（2）通过控制热注入法的反应温度,制备了三种粒径的SnS量子点,通过TEM、XRD和吸收光谱等测试确定了SnS量子点的尺寸大小、晶体结构和带隙。结果表明,在60℃、120℃、180℃下制备的SnS量子点的尺寸分别为4.5 nm,7 nm和10 nm,晶体结构为常温下最稳定的正交硫锡矿结构,直接带隙和间接带隙均随着尺寸的增大而减小。（3）将SnS量子点掺入活性层中,研究了SnS量子点尺寸对活性层成膜质量、钙钛矿太阳能电池光电性能和稳定性的影响。结果表明,当掺入SnS量子点的尺寸为7 nm时,钙钛矿太阳能电池的性能达到最佳,短路电流密度由普通电池的22.55 m A/cm~2提高到23.59 m A/cm~2,填充因子由56.29%提高到60.09%,光电转换效率由12.64%提高到14.21%,效率提升了12.42%;在空气中放置480小时后,钙钛矿太阳能电池仍保留着初始效率的78%,高于普通电池的67%。性能的提升归功于SnS量子点为钙钛矿晶粒的生长提供了更多的成核位点,提高了活性层的成膜质量。（4）用180℃下制备的SnS量子点对活性层进行表面修饰,研究了SnS量子点对钙钛矿太阳能电池光电性能和稳定性的影响。结果表明,当SnS量子点的浓度为5 mg/m L时,钙钛矿太阳能电池的性能达到最佳,开路电压由未修饰电池的996 m V提高到修饰后的1023 m V,填充因子由56.29%提高到60.96%,光电转换效率由12.64%提高到14.06%,效率提升了11.23%;在空气中放置480小时后,钙钛矿太阳能电池仍保留着初始效率的88%,高于普通电池的67%。性能的提升归功于SnS量子点对活性层进行表面修饰,获得了更佳的能带匹配效果和疏水性能。
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