聚合物太陽能電池與鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾工程.pdf

1、本論文圍繞體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池和平面型鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾工程展開研究，主要內(nèi)容包括三部分。
　　1.采用熱裂解方法制備銳鈦礦TiO2納米棒，應(yīng)用在poly(4，8-bis-alkyloxybenzo(1,2-b∶4,5-b')dithiophene-2,6-diyl-alt-(alky lthieno(3,4-b)thiophene-2-carboxylate)-2,6-diyl)(PBDTTT-C)和(6，6)-ph

2、enyl-C71-butyric acid methyl ester(PC71BM)共混體系的倒置體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池中作為電子傳輸層，實(shí)現(xiàn)高效的光伏性能。
　　1)在合成過程中，通過抽取低沸點(diǎn)溶劑生長不同長徑比的TiO2納米棒。溶液加工TiO2納米棒自組裝形成電子傳輸層，具有形貌優(yōu)異、能級位置合適、電子遷移率高等特性。
　　2)基于短和長TiO2納米棒的器件分別實(shí)現(xiàn)6.96％與7.26％的能量轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)于使用常規(guī)無定

3、形TiO2薄膜的器件(6.00％)。
　　3)器件的電子傳輸機(jī)理研究表明，使用TiO2納米棒薄膜可以減少電子傳輸層體內(nèi)與界面缺陷，降低電子傳輸與收集過程中缺陷誘導(dǎo)的復(fù)合損失，提高短路電流與填充因子，實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換性能。
　　2.制備不同的無定形TiOx電子傳輸層，應(yīng)用在基于PBDTTT-C∶PC71BM體系的倒置體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池中，研究器件的光浸潤效應(yīng)。
　　1)通過溶膠凝膠法制備常規(guī)的無定形TiOx-a薄

4、膜，并分別在空氣與氮?dú)猸h(huán)境中使用254nm強(qiáng)紫外光(UV)照射制備TiOx-a(UV-air)與TiOx-a(UV-N2)薄膜。常規(guī)的TiOx-a薄膜形貌較差，存在一定數(shù)量的有機(jī)官能團(tuán)與表面羥基和較低濃度的氧空位;TiOx-a(UV-air)薄膜形貌良好，存在大量的表面羥基和低濃度的氧空位;TiOx-a(UV-N2)薄膜形貌優(yōu)異，存在極少的表面羥基和高濃度的氧空位。
　　2)基于TiOx-a(UV-N2)電子傳輸層的器件實(shí)現(xiàn)7.7

5、9％的能量轉(zhuǎn)換效率，有效消除光浸潤效應(yīng)與提高器件穩(wěn)定性;基于TiOx-a與TiOx-a(UV-air)電子傳輸層的器件能量轉(zhuǎn)換效率較低，分別為5.98％和3.27％，且兩類器件都存在光浸潤效應(yīng)。
　　3)器件的光電特性研究表明，無定形TiOx電子傳輸層內(nèi)及其界面的陷阱俘獲效應(yīng)與界面電荷積累效應(yīng)引起了光浸潤效應(yīng)。通過調(diào)控TiOx薄膜內(nèi)缺陷的種類與濃度，可以有效消除光浸潤效應(yīng)。
　　3.采用兩步溶液沉積法制備Cs摻雜CH3NH3

6、PbI3(MAPbI3(Cs)-NRs)鈣鈦礦薄膜，應(yīng)用于平面型鈣鈦礦太陽能電池中作為光敏層，實(shí)現(xiàn)高效的光伏性能。
　　1)在兩步溶液沉積法中，Cs摻雜效應(yīng)可以有效調(diào)控鈣鈦礦晶粒生長，改善薄膜形貌，并在薄膜表面實(shí)現(xiàn)納米棒結(jié)構(gòu)，薄膜的化學(xué)式為(MA)095Cs005PbI3;而在一步溶液沉積法中，相同Cs摻雜濃度的CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜并不會出現(xiàn)類似的納米棒結(jié)構(gòu)。
　　2)基于MAPbI3(Cs)-NRs平面型鈣鈦礦太