【摘 要】
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PbS胶体量子点太阳能电池是新型太阳能电池研究领域的前沿。自2005年来,其光电转换效率迅速提升到14%,展示出了市场应用的潜力。市场化应用需要重点解决器件的大面积制备问题。但是,目前主流的器件制备方法为溶液旋涂,难以满足大面积器件的制备需求。浸渍提拉是一种低成本、无浪费、低能耗、操作简单、易于获取、易于大规模制备的技术,与溶液旋涂方法相比更适合大面积器件的制备。为此,本论文聚焦量子点太阳能电池的
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PbS胶体量子点太阳能电池是新型太阳能电池研究领域的前沿。自2005年来,其光电转换效率迅速提升到14%,展示出了市场应用的潜力。市场化应用需要重点解决器件的大面积制备问题。但是,目前主流的器件制备方法为溶液旋涂,难以满足大面积器件的制备需求。浸渍提拉是一种低成本、无浪费、低能耗、操作简单、易于获取、易于大规模制备的技术,与溶液旋涂方法相比更适合大面积器件的制备。为此,本论文聚焦量子点太阳能电池的关键材料—ZnO电子传输层的浸渍提拉制备,系统研究了溶液前驱体、提拉速度、施主掺杂等对ZnO电子传输层性能的影响,制备出效率超过10%的量子点太阳能电池,为全溶液浸渍提拉法制备高效大面积量子点电池奠定了基础。主要研究内容如下:（Ⅰ）浸渍提拉法制备优异性能的ZnO电子传输层,构建高效量子点太阳能电池。研究了提拉速度、前驱体溶液配制条件的影响,制备出了均匀、高透过率的ZnO薄膜。在1.5 mm/s（±0.5）-3.5 mm/s（±0.5）条件下,制备的薄膜透过性和均匀性的综合性能最优。应用于PbS量子点太阳能电池,获得了10.63%的最高效率,与旋涂法制备的器件效率10.53%相当。通过对电池稳定性的测试,电池的转换效率一个月内几乎保持了初始值的100%,在空气环境中放置了240多天之后,电池的器件效率仍能保持在初始值的88%左右,展现了优异的大气条件下的放置稳定性。同一衬底上平行制备的六块电池效率基本相同,进一步证明了浸渍提拉法在ZnO电子传输层制备方面的优势。（Ⅱ）浸渍提拉法制备Sn掺杂ZnO电子传输层,构建高效量子点太阳能电池。研究了掺杂剂和掺杂浓度的影响,最终确定了最佳的掺杂剂为SnCl2·2H2O,获得了高透过率、紫外吸收提高、薄膜粗糙度下降和功函数降低的Sn掺杂ZnO电子传输层。掺杂SnCl2·2H2O的器件转换效率达到了10.22%,相比于未掺杂器件8.58%的转换效率,提升了12.5%。提拉双层Sn-ZnO（2.0 mm/s+1.5 mm/s）的最高器件效率达到了10.88%,高于提拉单层的10.22%效率,相比于未掺杂的单层ZnO器件提升幅度达26.8%,证实了Sn掺杂改善了ZnO的电子传输和提取的性能,且双层提拉ZnO ETL（Electron Transport Layer）的器件性能更好。
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