鈣鈦礦太陽電池的高可重現性與大面積制備技術研究.pdf

1、近年來，基于無杌-有機雜化鈣鈦礦光伏材料的鈣鈦礦太陽電池因其因其制備成本低、光電轉換效率提升快而倍受關注。而真正實現鈣鈦礦太陽電池的實際應用，仍有諸多問題需進一步地探索，如大面積制備及其工藝的穩(wěn)定性等。針對于此，本論文從溶液制備法的工藝優(yōu)化到器件性能的進一步提升，以及大面積制備工藝的開發(fā)等方面開展了研究，具體內容包括:
　　(1)在分步液浸法及兩步旋涂法的基礎上，提出以多步旋涂法沉積鈣鈦礦薄膜，實現了鈣鈦礦太陽電池高可重現性的制備

2、。一方面，以定量旋涂異丙醇的方式對PbI2薄膜進行預潤濕，并采用旋涂沖洗的后處理工藝改善了鈣鈦礦薄膜的成膜質量;另一方面，利用異丙醇和環(huán)己烷的混合體作為溶劑配制CH3NH3I前驅體溶液，優(yōu)化了PbI2到鈣鈦礦的轉化反應。利用上述方法制備的CH3NH3PbI3薄膜晶粒尺寸分布集中，薄膜覆蓋率高、均勻性好，不但有效避免原料試劑的浪費、增強了過程可操作性，而且實現了各項實驗參數的量化控制。利用該方法制備的鈣鈦礦薄膜使器件光電轉換的標準偏差不超

3、過±0.52，器件的可重現性得以顯著增強。
　　(2)通過溶劑工程與氯添加劑的優(yōu)選組合，實現了鈣鈦礦薄膜質量的提升，獲得了較高效率的鈣鈦礦電池。研究表明，在DMSO溶劑體系下，PbCl2的介入可顯著提升鈣鈦礦薄膜的成膜質量，并增強了活性層的光吸收能力;當摻入PbCl2的摩爾百分比為30％時，所得薄膜的形貌、結晶特性達到相對最優(yōu)狀態(tài)，并表現出了較強的光收集能力。在此條件下制備的鈣鈦礦太陽電池光電轉換效率達到14.42％，較無PbCl

4、2添加劑調控時的效率值提高了36.3％。
　　(3)提出了基于磁控濺射技術的鈣鈦礦薄膜沉積方法。首先，使用高純金屬鉛(Pb)靶，以高純Ar、O2分別作為工作氣體和反應氣體，在襯底上濺射PbO薄膜;其次，使PbO薄膜與CH3NH3I前驅體溶液進行反應，實現了從PbO到CH3NH3PbI3的轉化。經工藝參數的優(yōu)化，獲得了質量和性能均較優(yōu)的鈣鈦礦薄膜;在此基礎上，進一步制備了介孔結構的鈣鈦礦太陽電池，實現了13.8％的光電轉換效率。