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文檔簡(jiǎn)介
1、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于其持續(xù)快速增長(zhǎng)的高效率、低成本、工藝簡(jiǎn)單以及可實(shí)現(xiàn)柔性器件等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到研究者的關(guān)注,已經(jīng)成為了最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。目前提高鈣鈦礦太陽(yáng)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(guò)對(duì)反型鈣鈦礦太陽(yáng)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(kāi)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(yáng)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?dú)w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(duì)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(cè)試證明oleamide的摻雜有效地抑制了電子-空穴對(duì)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(guò)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(yáng)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?dú)w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(jiàn)吸收光譜測(cè)試表明PVP的引入對(duì)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(wú)關(guān)。具體的
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