通過修飾電子傳輸層提高鈣鈦礦太陽能電池的性能研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池由于其持續(xù)快速增長的高效率、低成本、工藝簡單以及可實現(xiàn)柔性器件等優(yōu)點，越來越受到研究者的關(guān)注，已經(jīng)成為了最熱門的研究領(lǐng)域之一。目前提高鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率的方法主要包括改善鈣鈦礦活性層的結(jié)晶、新型鈣鈦礦材料的合成、鈣鈦礦活性層薄膜微觀形貌的調(diào)控以及電子或空穴傳輸層的修飾等。本論文集中于通過對反型鈣鈦礦太陽能電池常用的PCBM電子傳輸層進(jìn)行修飾提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率，主要開展了下面兩方面工作:
　　(1)首

2、次將雙親性的表面活性劑油酸酰胺(oleamide)摻雜到PCBM電子傳輸層，顯著地提高了反型鈣鈦礦太陽能電池的性能。在oleamide摻雜量為5wt％的優(yōu)化條件下，基于oleamide:PCBM的電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到12.69％，相比于未摻雜oleamide的參比電池(10.05％)提高了26％。分析表明能量轉(zhuǎn)換效率的提高主要歸因于填充因子（由61.8％提高至69.3％）和短路電流（由17.08mA/cm2提高到18.76 mA/cm

3、2）的提高。對鈣鈦礦活性層薄膜表面形貌的表征表明oleamide的摻雜提高了PCBM電子傳輸層在鈣鈦礦薄膜上的覆蓋程度，從而有利于改善鈣鈦礦層與Ag電極之間的界面接觸。電化學(xué)交流阻抗譜的測試證明oleamide的摻雜有效地抑制了電子-空穴對在鈣鈦礦光活性層與Ag電極之間界面處的復(fù)合，從而大幅度地提高了電子的收集效率。
　　(2)通過將水溶性非共軛聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)旋涂在PCBM電子傳輸層上，提高了反型鈣鈦礦太陽能電池的

4、性能。在優(yōu)化的PVP旋涂條件下(在異丙醇溶劑中濃度為1 mg/mL、旋涂轉(zhuǎn)速為3000 rpm)，基于PVP修飾的PCBM電子傳輸層的電池器件的能量轉(zhuǎn)化效率從未引入PVP的參比電池的9.07％增加到11.98％，提高幅度高達(dá)32％。能量轉(zhuǎn)換效率的提高主要歸因于短路電流和填充因子的提高，提高幅度分別為10％和16％。紫外可見吸收光譜測試表明PVP的引入對鈣鈦礦光活性層的吸收不產(chǎn)生影響，因此能量轉(zhuǎn)換效率的提高與光活性層的吸收變化無關(guān)。具體的