钙钛矿太阳能电池阴极界面修饰

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低温的电子传输层(ETL)是钙钛矿太阳能电池的关键。本文主要研究了基于n-i-p型的钙钛矿太阳能电池的阴极界面修饰对电池性能的影响,通过低温合成SnO2,TiO2作为电子传输层,对钙钛矿电池器件的阴极界面进行修饰,然后对钙钛矿太阳能电池的光电性能进行研究,同时调节器件的薄膜厚度已及相应薄膜的退火温度等条件对钙钛矿电池的性能进行了优化,并通过各种表征手段细致的探索了制备出高质量的钙钛矿太阳能电池的内在机理。并最终获得了高质量的钙钛矿太阳能电池。  (1)通过溶液法成功制备了低温PC60BM/SnO2双层电子传输层(ETL)。而且与仅用SnO2作为ETL的平面钙钛矿太阳能电池相比PC60BM/SnO2双层ETL提高了平面钙钛矿太阳能电池的效率。扫描电镜,X射线衍射分析等形貌结构表征结果表明,PC60BM的存在可以促进钙钛矿晶粒的均匀分布和晶界之间的融合。J-V分析、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等结果分析表明,PC60BM提高了钙钛矿薄膜的捕光效率和从钙钛矿膜到 PC60BM/SnO2双层膜的载流子转移。另外,ITO/SnO2/PC60BM 衬底上的钙钛矿薄膜比ITO/S nO 2衬底和纯净ITO衬底具有更低的缺陷态密度和更高的电子迁移率。  (2)通过溶胶-凝胶法,成功实现了TiO2纳米晶低温制备,最终的得到了高纯的锐钛矿型的 TiO2 纳米晶,并将得到的纳米晶成功的运用到了结构为ITO/TiO2/perovskite/Spiro-OMeTAD/Ag的 n-i-p 型的钙钛矿太阳能电池器件中,并通过优化TiO2层的退火温度和厚度,最终成功的制备了光电转化效率超过15%的钙钛矿太阳能电池器件。通过对不同温度退火TiO2薄膜及相应的钙钛矿层薄膜等进行X射线衍射光谱仪,接触角,紫外-可见吸收光谱,荧光光谱等表征,对电池器件中的钙钛矿薄膜形貌及其光电性能进行了系统的分析。结果表明,采用溶胶-凝胶法可以实现低温制备的TiO2纳米晶,具有优越的光电性能,加之,对钙钛矿太阳能电池的研究具有重要的借鉴意义。
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