论文总字数：23174字

摘 要

本文从钙钛矿太阳能电池的研究背景、研究意义入手，简单介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程，同时与第一、二、三代太阳能电池进行了优缺点的对比；然后阐述了钙钛矿太阳能电池的结构组成、光电转化机理、性能的改善以及目前所面临的挑战和对未来前景的展望。

接着详细介绍了钙钛矿太阳能电池各层的实验制备方法包括FTO导电玻璃的刻蚀清洗、TiO2致密层的制备、光吸收层的合成、电池的封装等，通过比较选取了高效率的实验操作步骤并对各种方法进行了综合分析。

最后对钙钛矿太阳能电池进行了性能表征，通过太阳能模拟器得到了电池的I-V图，并得到相应的填充因子，电池效率等重要参数。通过IPCE单色光转化效率测试仪得到了电池的光电转化效率。除此之外，还应用电子显微镜对TiO2致密层进行了扫描，及X射线衍射得到了相应的图谱并进行了处理分析。

关键词：钙钛矿，太阳能电池，光电转化效率，填充因子，电流密度

A STUDY ON THE PEROVSKITE SOLAR

Abstract

This article starts from the research background and the research significance of perovskite solar cells, and briefly introduces the development history of the perovskite solar cells. Simultaneously, in view of the advantages and disadvantages of solar cells, the perovskite solar cells are compared with the first, second and third generation of solar cells; Then it elaborates the structure, composition, power conversion mechanism, the improvement of the performance, the challenges facing the current and prospects outlook for the future of the perovskite solar cells.

Detailed information of the experimental preparation process of the perovskite solar cell layers comprising FTO conductive glass, and a compact TiO2 layer, light absorbing layer, the battery package and so on. We selected the high efficiency experimental preparation by comparing various methods and make a comprehensive analysis of the perovskite solar cell layers.

Finally, we measured the characterization of perovskite solar cells, obtained IV map by a solar simulator and the corresponding important parameters including fill factor, battery efficiency. Power conversion efficiency of the batteries was got by IPCE monochromatic light conversion efficiency tester got. In addition, we also use scanning electron microscopy to obtain the SEM map of the compact TiO2 layer, and get the X-ray diffraction patterns and corresponding analyzes were processed.

KEY WORDS: perovskite，solar cell，power conversion efficiency，fill factor，current density.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 钙钛矿型太阳能电池的研究背景 1

1.3 钙钛矿太阳能电池的结构特征、工作机理 2

1.3.1 钙钛矿太阳能电池结构 2

1.3.2 钙钛矿太阳能电池的主要优势 4

1.3.3 钙钛矿太阳能电池的工作原理 5

1.3.4 钙钛矿太阳能电池中各层的作用 6

1.4 钙钛矿太阳能电池性能的改善 8

1.5 钙钛矿太阳能电池的关键问题及前景展望 10

第二章 钙钛矿太阳能电池的实验制备 12

2.1 实验设备及药品试剂 12

2.2实验步骤 13

2.2.1 碘化甲胺的合成： 13

2.2.2 FTO导电玻璃的刻蚀及清洗 13

2.2.3 TiO2致密层的制备 13

2.2.4 TiO2介孔层 14

2.2.5钙钛矿薄膜的制备方法 15

2.2.6空穴传输层和对电极 16

2.2.7电池的封装 17

第三章 电池的表征及实验数据的处理 18

3.1TiO2致密层对钙钛矿太阳能电池性能的影响 18

3.1.1通过旋涂法制得的TiO2致密层得到的I-V图如下所示： 18

3.1.2通过喷雾热解法得到的钙钛矿太阳能电池的I-V图如下所示： 19

3.2一步法中溶剂添加对钙钛矿太阳能电池性能的影响 20

3.2.1一步法制备的钙钛矿电池的I-V图 21

3.2.2一步法溶剂添加制备的钙钛矿太阳能电池的I-V图 22

3.3两步法中薄膜形貌控制对钙钛矿电池性能的影响 24

3.3.1两步法制备的第一块钙钛矿电池 25

3.3.2两步法制备的第二块钙钛矿太阳电池 26

3.3.3两步法制备的第三块钙钛矿太阳电池 27

致谢 30

参考文献（References） 31

绪 论

1.1 引言

在薄膜太阳能电池日益兴起的今天，虽然CIGS薄膜太阳能电池差不多占据了半壁江山，但是作为太阳能电池中的一员，钙钛矿太阳能电池已经开始慢慢崭露头角。当今社会关于太阳能电池中晶硅与薄膜的论战时有发生，但钙钛矿太阳能电池仍然在“群狼窥伺”的晶硅与CIGS薄膜之中留有一席之地。由于晶硅太阳能电池成本偏高，钙钛矿太阳能电池一度被视为“太阳能电池的福星”，由此可见其发展前景不可限量。

自2009年以来，钙钛矿材料开始被应用于太阳能电池的研究中，由于其高效的光电转化效率、较高的载流子迁移率、较低的激子束缚能、较宽的吸收光谱和较高的光吸收系数等特殊的光伏特性、磁电性能而逐渐引起世界各地科学家的热切关注和反复试验。到现在为止，钙钛矿太阳能电池的效率一路攀升，现已接近20%的PCE。钙钛矿太阳能电池兼具有第一代和第三代太阳能电池优良特性，并且可用于溶液法卷对卷生产。因而，钙钛矿太阳能电池被视为最有潜力的“冉冉新星”。

1.2 钙钛矿型太阳能电池的研究背景

人类社会发展过程中随着对能源需求的与日益俱增以及传统能源的日益减少，环境危机能源危机岌岌可危，因此，我们需要急切地开发一种清洁便利可再生的新能源去解决传统能源枯竭的危机。由于太阳能有着其取之不尽，用之不竭而又环保的特点，因而受到科学家的普遍重视。钙钛矿太阳电池以光伏效应为工作原理的，可以将太阳能直接转化为工业和生活使用的电能，在解决能源危机日益严重的今天发挥着越来越重要的作用。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：23174字