高性能光陽(yáng)極的制備及其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、校代碼：10385分類號(hào)：研究生學(xué)號(hào)：1400202039密級(jí)：高性能光陽(yáng)極的制備及其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用高性能光陽(yáng)極的制備及其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用ThePreparationofHighPerfmancePhotoanodeItsApplicationinPerovskiteSolarCells作者姓名作者姓名：包莎包莎指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：吳季懷吳季懷教授教授學(xué)科：科：材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程研究方向：研究方向：新能源

2、材料新能源材料所在學(xué)院：所在學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期：二零一七論文提交日期：二零一七年三月十七十七日摘要摘要目前全球范圍內(nèi)能量消耗在持續(xù)不斷的增長(zhǎng)，化石燃料等傳統(tǒng)能源的日趨枯竭及其燃燒后帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也日益突出，并且越來(lái)越受到人們的重視，因此尋找廉價(jià)、清潔、可再生的新能源勢(shì)在必行。其中太陽(yáng)能在地球上“取之不盡，用之不竭”，是大家公認(rèn)的最清潔的能源所以備受青睞。近期，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（perovskite

3、solarcell，PSC），一種全新類型的太陽(yáng)能電池因其原料成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而備受矚目。PSC主要是由電子傳輸層（ETL）、吸光層、空穴傳輸層（HTL）和金對(duì)電極組成，其中高性能的電子傳輸材料對(duì)提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能至關(guān)重要，因此，本文主要展開(kāi)了以下三方面的工作：（1）以鈦酸四正丁酯為鈦源，采用有機(jī)溶劑熱生長(zhǎng)法合成截角菱形及球形高晶TiO2，并將這兩種高晶TiO2的甲苯分散液作為高效電子傳輸層均勻的旋涂在導(dǎo)電玻璃基底上，組裝成

4、PSC電池。通過(guò)對(duì)TiO2濃度的優(yōu)化來(lái)獲得最高的光電轉(zhuǎn)換效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)截角菱形TiO2的濃度為20mgml時(shí)，電池的光電轉(zhuǎn)化效率為17.29%，當(dāng)球形高晶TiO2的濃度為20mgml時(shí)，電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）可達(dá)到18.31%。將測(cè)試的器件放在手套箱中存放，240h后發(fā)現(xiàn)電池效率衰減很少。（2）以四氯化錫為錫源，采用水熱法制備了直徑約為4nm左右的SnO2納米晶，將其組裝成結(jié)構(gòu)為FTOSnO2CH3NH3PbI3Spiro

5、OMeTADAu的太陽(yáng)能電池，并研究了在制備過(guò)程中SnO2濃度對(duì)電池性能的影響。當(dāng)SnO2濃度為6mgml時(shí)，制備得到的SnO2光電極具有良好的導(dǎo)電性，用入射光強(qiáng)密度為100mWcm2的模擬太陽(yáng)光從電池的正面照射，該光陽(yáng)極可使PSC的光電效率達(dá)到17.25%，與由傳統(tǒng)的TiO2電子傳輸層組裝的電池相比，其光電轉(zhuǎn)換效率（太陽(yáng)光正面入射）提高了27.30%。對(duì)電池進(jìn)行穩(wěn)定性和重復(fù)性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性高，衰減率低。（3）以四氯化錫和醋酸鋅分別為