石墨炔和銅鋅硫在鈣鈦礦太陽能電池界面中的應用.pdf

1、鈣鈦礦由于其高吸收系數(shù)、高電荷遷移率、大的電子空穴擴散長度、低廉的成本、簡易的制備工藝和高效率等優(yōu)點，引起能源領域研究者的密切關注。最近幾年隨著新材料的設計、制備工藝的優(yōu)化和界面調控，鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展迅速，其光電轉換效率已經突破22％，但它離實際應用還有很大的差距，因此仍需在材料和工藝上實現(xiàn)進一步的突破。界面性質和載流子的平衡運輸對于鈣鈦礦太陽能電池效率的提高和穩(wěn)定性的改善起著至關重要的作用，因此，本論文的內容主要圍繞鈣鈦礦的界面層

2、展開，分為如下三個部分：
　　1近年的研究表明碳材料對鈣鈦礦界面層能起到很好的調控作用，而新型二維碳材料石墨炔（GD）具有優(yōu)良的電性能，我們利用石墨炔分別對正型平面異質結鈣鈦礦太陽能電池的陰極和陽極界面進行修飾，旨在改變器件電流偏低的現(xiàn)狀，制備出高效鈣鈦礦器件。根據修飾前后的器件效率、形貌和接觸角變化得知石墨炔即可修飾陰極界面也可修飾陽極界面，但石墨炔修飾陰極界面TiO2時，不利于鈣鈦礦前體溶液的旋涂，因而提升效果有限。
　

3、　2在第一部分的基礎上，將石墨炔摻雜到倒置鈣鈦礦器件的電子傳輸層PCBM中來提高其電子傳輸性能，器件ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM:GD/C60/Al獲得14.8%的光電轉換效率，與純PCBM為電子傳輸層的器件相比，摻雜石墨炔后平均器件效率提升28.7%(13.9% vs10.8%)。相關表征表明：短路電流密度（Jsc）和填充因子（FF）的增大是由于PCBM摻雜石墨炔后能更好的覆蓋鈣鈦礦層，電子傳輸

4、層導電性和電子遷移率得到提高，界面處的電子抽取能力增強。同時摻雜石墨炔后器件的滯后性得到改善，以及工作條件下器件的穩(wěn)定輸出效率可達14.4%。表明網狀結構和優(yōu)良導電性的石墨炔在光伏領域具有良好的應用前景。
　　3有機空穴傳輸層PEDOT:PSS易吸水，它的弱酸性容易腐蝕ITO造成鈣鈦礦器件不穩(wěn)定。本文采用簡單易操作的非熱注射法，合成出銅鋅硫三元納米材料經過組分確定和性質表征后，將其作為替代PEDOT:PSS的無機空穴傳輸層應用到倒