本文主要研究内容
作者沈文剑（2019）在《锡基氧化物电子传输材料在介观钙钛矿太阳能电池中的研究》一文中研究指出：钙钛矿太阳能电池(PSCs)经过十年的发展,基于二氧化钛(TiO2)电子传输层的电池的能量转换效率已攀升至24.2%。常规结构的PSCs通常需要电子传输层与空穴传输层,分别提取电子与空穴、且降低载流子的复合,载流子的提取效率与迁移率对电池的性能有决定性的作用。近年来,韩宏伟课题组开发了一种基于介孔TiO2、氧化锆(ZrO2)以及多孔碳电极的三层介孔结构薄膜钙钛矿太阳能电池(TMPSCs),摒弃了昂贵的空穴传输层与金电极,但电子传输层仍是必不可少。在主流的PSCs结构中,TiO2是应用最广泛的电子传输材料,但是TiO2的电子迁移率不高且具有紫外光催化活性,尤其是催化活性会导致钙钛矿的分解,严重影响了电池的稳定性。宽禁带半导体二氧化锡(SnO2)拥有比TiO2更快的电子迁移率,适合的能带结构与非光催化活性,适合作为电子传输材料;三元金属氧化物易通过改变组分或元素掺杂改变光学和电子特性,且锡酸锌(Zn2SnO4)、锡酸钡(BaSnO3)拥有与TiO2相似的能带结构与较快的电子迁移率,也符合电子传输材料的要求。本论文在无空穴传输层TMPSCs的基础上展开,致力于制备可代替TiO2的电子传输材料,在该结构中通过铌(Nb)掺杂SnO2致密层提升电池的光伏性能,并且首次将Zn2SnO4与BaSnO3纳米颗粒应用于该结构的介孔层中,主要研究工作如下:(1)制备了基于SnO2致密层和碳对电极的TMPSCs,电池由四层薄膜组装而成,由下至上分别为:SnO2致密层、TiO2介孔层、ZrO2介孔层和碳对电极。SnO2通过旋涂法制备,TiO2、ZrO2介孔层和碳对电极通过丝网印刷法制备,碘铅甲胺(MAPbI3)通过一步滴涂法填充在介孔层中。实验中分别配制了不同浓度的SnO2致密层前驱液,并利用紫外可见分光光度计(UV-Vis)测试不同浓度下SnO2致密层薄膜的可见光透过率,利用X-射线衍射仪(XRD)探究SnO2的晶体类型,利用场发射扫描电镜(SEM)对比不同浓度下SnO2致密层的形貌,将形貌最为均一的致密层薄膜制备成TMPSCs,获得了 11%的光电转换效率。(2)通过旋涂法制备铌(Nb)掺杂的SnO2致密层,探究了Nb掺杂浓度对SnO2致密层TMPSCs性能的影响,并对不同条件下的薄膜进行了 SEM、XRD和可见光透过率的测试,利用原子力显微镜(AFM)测试了样品表面的粗糙度及三维形貌,最后通过能量色散X射线谱(EDS)得到Sn、O、Nb的元素分布情况。实验表明Nb最佳掺杂浓度为2%,此时电池的光电转换效率为13.5%、开路电压为0.92 V、短路电流为24.13 rrmA/cm2、填充因子为0.609,与未掺杂组对比,光电转换效率提升了 15.4%。(3)通过水热法和共沉淀法成功合成了Zn2SnO4和BaSnO3纳米颗粒,同时探究了引起Zn2Sn04相分离的因素。将合适大小的纳米颗粒采用球磨法制备成介孔浆料,利用丝网印刷法制备成介孔薄膜;最后将Zn2SnO4、BaSnO3介孔层应用于TMPSCs中。基于BaSnO3介孔层的电池取得了超过5%的能量转换效率,开路电压达到了 0.872 V;基于Zn2Sno4介孔层的电池最高效率为4.07%,开路电压为0.84 V。两种材料制备方法简单、产量高,优良的电子特性使其具有较大的应用前景。
Abstract
gai tai kuang tai yang neng dian chi (PSCs)jing guo shi nian de fa zhan ,ji yu er yang hua tai (TiO2)dian zi chuan shu ceng de dian chi de neng liang zhuai huan xiao lv yi pan sheng zhi 24.2%。chang gui jie gou de PSCstong chang xu yao dian zi chuan shu ceng yu kong xue chuan shu ceng ,fen bie di qu dian zi yu kong xue 、ju jiang di zai liu zi de fu ge ,zai liu zi de di qu xiao lv yu qian yi lv dui dian chi de xing neng you jue ding xing de zuo yong 。jin nian lai ,han hong wei ke ti zu kai fa le yi chong ji yu jie kong TiO2、yang hua gao (ZrO2)yi ji duo kong tan dian ji de san ceng jie kong jie gou bao mo gai tai kuang tai yang neng dian chi (TMPSCs),bing qi le ang gui de kong xue chuan shu ceng yu jin dian ji ,dan dian zi chuan shu ceng reng shi bi bu ke shao 。zai zhu liu de PSCsjie gou zhong ,TiO2shi ying yong zui an fan de dian zi chuan shu cai liao ,dan shi TiO2de dian zi qian yi lv bu gao ju ju you zi wai guang cui hua huo xing ,you ji shi cui hua huo xing hui dao zhi gai tai kuang de fen jie ,yan chong ying xiang le dian chi de wen ding xing 。kuan jin dai ban dao ti er yang hua xi (SnO2)yong you bi TiO2geng kuai de dian zi qian yi lv ,kuo ge de neng dai jie gou yu fei guang cui hua huo xing ,kuo ge zuo wei dian zi chuan shu cai liao ;san yuan jin shu yang hua wu yi tong guo gai bian zu fen huo yuan su can za gai bian guang xue he dian zi te xing ,ju xi suan xin (Zn2SnO4)、xi suan bei (BaSnO3)yong you yu TiO2xiang shi de neng dai jie gou yu jiao kuai de dian zi qian yi lv ,ye fu ge dian zi chuan shu cai liao de yao qiu 。ben lun wen zai mo kong xue chuan shu ceng TMPSCsde ji chu shang zhan kai ,zhi li yu zhi bei ke dai ti TiO2de dian zi chuan shu cai liao ,zai gai jie gou zhong tong guo ni (Nb)can za SnO2zhi mi ceng di sheng dian chi de guang fu xing neng ,bing ju shou ci jiang Zn2SnO4yu BaSnO3na mi ke li ying yong yu gai jie gou de jie kong ceng zhong ,zhu yao yan jiu gong zuo ru xia :(1)zhi bei le ji yu SnO2zhi mi ceng he tan dui dian ji de TMPSCs,dian chi you si ceng bao mo zu zhuang er cheng ,you xia zhi shang fen bie wei :SnO2zhi mi ceng 、TiO2jie kong ceng 、ZrO2jie kong ceng he tan dui dian ji 。SnO2tong guo xuan tu fa zhi bei ,TiO2、ZrO2jie kong ceng he tan dui dian ji tong guo si wang yin shua fa zhi bei ,dian qian jia an (MAPbI3)tong guo yi bu di tu fa tian chong zai jie kong ceng zhong 。shi yan zhong fen bie pei zhi le bu tong nong du de SnO2zhi mi ceng qian qu ye ,bing li yong zi wai ke jian fen guang guang du ji (UV-Vis)ce shi bu tong nong du xia SnO2zhi mi ceng bao mo de ke jian guang tou guo lv ,li yong X-she xian yan she yi (XRD)tan jiu SnO2de jing ti lei xing ,li yong chang fa she sao miao dian jing (SEM)dui bi bu tong nong du xia SnO2zhi mi ceng de xing mao ,jiang xing mao zui wei jun yi de zhi mi ceng bao mo zhi bei cheng TMPSCs,huo de le 11%de guang dian zhuai huan xiao lv 。(2)tong guo xuan tu fa zhi bei ni (Nb)can za de SnO2zhi mi ceng ,tan jiu le Nbcan za nong du dui SnO2zhi mi ceng TMPSCsxing neng de ying xiang ,bing dui bu tong tiao jian xia de bao mo jin hang le SEM、XRDhe ke jian guang tou guo lv de ce shi ,li yong yuan zi li xian wei jing (AFM)ce shi le yang pin biao mian de cu cao du ji san wei xing mao ,zui hou tong guo neng liang se san Xshe xian pu (EDS)de dao Sn、O、Nbde yuan su fen bu qing kuang 。shi yan biao ming Nbzui jia can za nong du wei 2%,ci shi dian chi de guang dian zhuai huan xiao lv wei 13.5%、kai lu dian ya wei 0.92 V、duan lu dian liu wei 24.13 rrmA/cm2、tian chong yin zi wei 0.609,yu wei can za zu dui bi ,guang dian zhuai huan xiao lv di sheng le 15.4%。(3)tong guo shui re fa he gong chen dian fa cheng gong ge cheng le Zn2SnO4he BaSnO3na mi ke li ,tong shi tan jiu le yin qi Zn2Sn04xiang fen li de yin su 。jiang ge kuo da xiao de na mi ke li cai yong qiu mo fa zhi bei cheng jie kong jiang liao ,li yong si wang yin shua fa zhi bei cheng jie kong bao mo ;zui hou jiang Zn2SnO4、BaSnO3jie kong ceng ying yong yu TMPSCszhong 。ji yu BaSnO3jie kong ceng de dian chi qu de le chao guo 5%de neng liang zhuai huan xiao lv ,kai lu dian ya da dao le 0.872 V;ji yu Zn2Sno4jie kong ceng de dian chi zui gao xiao lv wei 4.07%,kai lu dian ya wei 0.84 V。liang chong cai liao zhi bei fang fa jian chan 、chan liang gao ,you liang de dian zi te xing shi ji ju you jiao da de ying yong qian jing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华中师范大学的沈文剑，发表于刊物华中师范大学2019-09-29论文，是一篇关于钙钛矿太阳能电池论文,无空穴传输层论文,电子传输层论文,铌掺杂二氧化锡论文,锡酸锌论文,锡酸钡论文,华中师范大学2019-09-29论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华中师范大学2019-09-29论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：钙钛矿太阳能电池论文; 无空穴传输层论文; 电子传输层论文; 铌掺杂二氧化锡论文; 锡酸锌论文; 锡酸钡论文; 华中师范大学2019-09-29论文;