论文总字数：17746字

摘 要

随着时代的不断进步，人们认识到能源对自身的可持久连续性发展具有极其紧要的作用。由于未来人类对能量的需求量逐渐变大，以及石化能源的不可再生性，所以探索研究新能源刻不容缓。而目前，钙钛矿新型太阳能电池成为了人们眼中的宠儿，本文分析了在实验已有的条件下，以碘甲胺、碘化铅、氯化铅等为原料配置钙钛矿前驱体溶液，导电玻璃（FTO）为基底，二氧化钛浆料为介孔材料，spiro-oMeTAD为空穴传输材料（HTM），Ag为对电极制备钙钛矿太阳能电池，并采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、太阳能电池测试系统、电化学工作站对电池的性能进行测试表征，优化电池的制备条件，使电池达到最佳的工作状态，且着重研究二氧化钛膜厚对钙钛矿太阳能电池性能的影响。

控制不同的转速，分别以2000R、2500R、3000R的转速进行旋涂介孔层的情况下，制作不同厚度的二氧化钛膜的钙钛矿电池，再对电池的性能进行一定的优化，得到结论：当以3000R/min的转速旋涂介孔层的情况下，最终得到的二氧化钛膜大约为375nm的钙钛矿的电池的效率能够达到9.86%。

关键字：钙钛矿 新型太阳能电池 二氧化钛膜厚 电池效率

Study on the effect of titanium dioxide film thickness on the performance of perovskite solar cells

ABSTRACT

Along with the progress of The Times, people realize the energy of its own continuity of sustainable development has a critical role. Because the future human demand for energy increases gradually, and petrochemical energy irrefragable, so it is very urgent to explore new energy research. And at present, perovskite has become the darling of the people in the eyes of the new type of solar battery, this article analyzed in the experiment of the existing conditions, With iodine methylamine, iodide as raw materials such as lead, lead chloride configuration perovskite precursor solution, conductive glass (FTO) as the base, mesoporous tio2 slurry material, spiro-oMeTAD to hole transport material (HTM), Ag for electrode preparation of perovskite solar cells, Using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), solar battery testing system, the electrochemical workstation to characterize performance test of the battery, the optimization of the preparation conditions of the battery, the battery to achieve the best working state, And focus on the titanium dioxide film thickness affect the performance of perovskite solar cells.

Control different speed, with 2000 r, 2500 r, 3000 r layer under the condition of the rotational speed of screw TuJie hole, making different thickness of titanium dioxide film of perovskite battery, then the optimization of the performance of the battery for a certain, come to a conclusion: if the rotating speed of 3000 r/min TuJie hole cycle, the resulting tio2 film is about 375 nm perovskite battery efficiency can reach 9.86%.

Key words: perovskite ； New type of solar cells ； Titanium dioxide film thickness；

The battery efficiency

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 钙钛矿电池的原理 2

1.3 钙钛矿电池的结构分类 3

1.3.1 介孔结构 3

1.3.2 平面异质结结构 4

1.3.3 倒置平面异质结钙钛矿电池 4

1.4 钙钛矿电池的成膜方法 5

1.4.1 溶液法 5

1.4.2 共蒸发法 7

1.4.3 气相辅助溶液法 8

1.5 钙钛矿电池的优缺点 8

第二章 实验与结果分析 10

2.1 实验部分 10

2.1.1 实验试剂 10

2.1.2 实验过程 10

2.2 扫描电镜图像(SEM) 12

2.3 XRD、紫外-可见光吸收谱和漫反射 13

2.4 J-V曲线测试 16

2.5 电化学阻抗测试 17

2.6 结论 17

参考文献 20

致 谢 22

第一章 文献综述

• 1. 引言

2015年，一部名为《穹顶之下》的纪录片引发了一场对环境、能源的舆论，并随着时间的推移在持续的发酵。因此，人们的焦点随之转移到了可持续性发展的能源上来，而随着人们对太阳能这一新型能源认识加深，钙钛矿太阳能电池凭借其的双极性和全色光吸收，以及其太阳光转化能力强等优点，进入大众的视线。而光伏作为新能源开发的对象，因为其安全、成本低廉、清洁等优点而受到人们的重视。随着光伏行业的异军突起，太阳能电池转换效率也在科研人员的不断努力下变得不断提高，生产投入在不断的变低，这使得利用光电效应发电的行业的前景变得更加的宽广。如今太阳能电池已经逐渐从军用等领域进军到民用的领域。然而，要实现光伏发电普遍化的应用，让能源的主体结构能够存在更多的光电效应发的电，目前还有很多影响因素：比如环境不友好、工业化生产技术不够成熟和完善、车间制作生产投入过大。除了降低人工成本，设备的费用和管理措施等外在的方式降低生产投入，从开发研究的方面来说，主要有两种解决^[1]措施----其一是减少能耗的浪费，做到能量的最大化的利用和购买物美价廉的原料；其二是，加大科研的力度，提高光电转化效率，是性价比^[2]提高。目前，约百分之九十的光伏市场被第一代硅基太阳能电池占据了，第二代薄膜太阳能电池则占据了剩下的约百分之十的市场。新一代太阳能电池存在的生产投入高的问题，这使得其工业化、商业化的应用变得有所限制。因此，各国科学家正在积极开发新的新型太阳能电池用来取代它，如钙钛矿太阳能电池。太阳能电池经历了三个阶段，第一代：晶硅电池，第二代：薄膜电池，第三代:在减少环境污染的宗旨下使用新技术、新材料，用较低的成本获得光电转化效率较高的太阳能电池。而染料敏化太阳能电池凭借它低廉的生产投入得到了科研人员的青睐。1991年，O'Regan课题组^[3]首次组装出了染料敏化纳米晶太阳能电池他的电池达到了6.9%～7.8%的，开创了第三代太阳能电池研究、发展的全新时代。之后，Deb等^[4]和Gratzel等^[5]制备出光电转换效率达到10％～11％的DSSCs,虽然成本降低了，但是其相对转换效率并未得到提高。2009年，钙钛矿太阳能电池横空出世。刚开其的效率只有3.8%，但到了2011年底，新电池的效率翻了一倍，2012年效率升到了10%，紧接着2013年，效率达到了15%。在2014年，Zhou等^[6]制备出了转换效率达到19.3%的钙钛矿太阳能电池。另外，跟据报告，具有20.1%效率的钙钛矿太阳能电池已经被韩国化学技术研究所(KRICT)达到，2015年12月8日，日本科学技术振兴机构与京都大学联合开发的钙钛矿太阳能电池的电流的发生效率接近100%，达到了19%以上的高转换效率，且电压也提高到了理论极限，日本的科学技术振兴机构((JST)宣布其“战略性创造研究推进事业”获得最新进展。太阳能技术新革命正在逐渐到来，钙钛矿相对于晶硅的价格上的优势，并且还能大幅度变高的效率，是近年来最热的研究的方向之一。

• 1. 钙钛矿电池的原理

当太阳光照射在钙钛矿太阳能电池上时，因为钙钛矿具有很高的吸收系数，将光子转化成电荷。在电池内部电荷(空穴、电子)发生了分离，空穴在HTM通道中传输到了光阴极，通过二氧化钛连续通道，电子被传输到光阳极，产生电流。当然在钙钛矿电池中也存在不少发光或者无辐射复合，这就是开路电压的降低的原因，但是对短路电流影响很小。Arianna等^[7]画出了电子的传递过程(图1-1)，可以分为7个阶段来阐述:

请支付后下载全文，论文总字数：17746字