利用溶剂工程提高钙钛矿太阳能电池性能的研究课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,利用溶剂工程提高钙钛矿太阳能电池性能的研究,Perovskite solar cell performance using a solvent to Increase,利用溶剂工程提高钙钛矿太阳能电池性能的研究Perovskit,1,1,绪论,2,实验试剂及实验仪器介绍,3,旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太阳能电池的制备及研究,4,结论与展望,5,致谢,目 录,Contents,1绪论2实验试剂及实验仪器介绍3旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太,随着社会的发展和时代的进步，人类对与能源的需求也在一直在不断,增长目前,应用最广的能源仍是化石,能源。,化石燃料的大量使用已经给地球造成了严重污染。现如今，社会上努力开发的新型清洁能源有风能、水利能、核能、氢能、太阳能、地热能、潮汐能和生物质能等新型的,能源。太阳能,这种可再生能源因其无与伦比的优势成为关注的焦点。更因其可直接实现光电转换，成为当今社会利用绿色新能源最便利的方式。,选题背景,88%,化石燃料,12%,清洁能源,1.5%,太阳能,随着社会的发展和时代的进步，人类对与能源的需求也在一直在不断,染料敏化,太阳能,有机聚合物,太阳能,无机化合物,太阳,能,料敏化太阳能电池因其成本低廉、组装操作简单和较高的光电转换效率被认为是低成本、高效率的第三代太阳电池,有机聚合物电池归属于有机太阳能电池，基本原理是有机半物导体薄膜的光电转换,无机化合物薄膜半导体太阳能电池是继硅基半导体太阳能电池之后发展起来的第二代太阳能电池,硅基太阳能电池可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。,硅基太阳能,染料敏化有机聚合物无机化合物料敏化太阳能电池因其成本低廉、组,光电极,传输电子的部分，接收带负电的载流子传输载流子,电子传输层,重中之重，后面详细讨论,钙钛矿层,传输空穴，改善钙钛矿层和金属电极之间的接触,空穴传输层,一般使用,Au,或,Ag,做背电极,背电极,FTO,导电玻璃,光电极传输电子的部分，接收带负电的载流子传输载流子电子传输层,钙钛矿前驱体溶液是由,RAX,粉末,和,PbX,2,以,1:1,或者,3:1,溶于髙沸点的,极,性,疏质子溶剂中在高温下溶解几,个,小时,获得澄清溶液。然后通过旋,涂,法,制备在致密层上，原位形成,有机,金属,卤化物,钙钛矿。,双源共蒸法,气相辅助溶液法,两步连续沉积法,一步旋涂覆盖法,钙钛矿前驱体溶液是由RAX粉末和双源共蒸法气相辅助溶液,开路,电压,将太阳能电池放置到,100 mW/cm2,的光源下照射，在两端开路，即,I=0,时，通过太阳能电池两端的输出电压值即为开路电压，单位是伏特（,V,）,最大输出功率,负载的电阻值能够使得工作电压和工作电流的乘积最大，那么就可以得到最大的输出功率，用符号,Pm,表示,填充,因子,阳能电池的另一个主要参数就是填充因子，填充因子也叫曲线因子，指,的是,太阳能电池的最大输出功率（,Pm,）与短路电流（,Isc,）和开路电压（,Voc,）乘积的比值,转换,效率,太阳能电池的转换效率定义为在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，相当于太阳能电池输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比,短路,电流,将太阳能电池放置到,100 mW/cm2,的光源下照射，在输出端短路，即,U=0,时，通过太阳能电池两端的电流值即为短路电流，单位是安培（,A,）。,光电转换效率,光电转换效率，即入射单色光子电子转化效率用,IPCE,表示，定义为在单位时间内外电路中所产生的电子数,Ne,与单位时间内的入射单色光子数,Np,之比,开路将太阳能电池放置到100 mW/cm2的光源下照射，在两,钙钛矿,太阳能电池的工作原理,透明导电电极,电子传输层,钙钛矿,光吸收层,空穴传输层,背电极,e,-,e,-,h,+,h,+,E,钙钛矿太阳能电池的工作原理透明导电电极,制备旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿层,研究,内容,采用旋涂法制备,TiO2,致密层，旋涂法制备,TiO2,介孔层和连续沉积法制备旋涂或未旋涂氯苯溶液,的,CH,3,NH,3,PbI,3,钙钛矿,层,表征和测试氯苯溶液在钙钛矿的,作用,使用,XRD,、,SEM,、,PL,、,UV-vis,等测试手段对复合电极的结构和性能进行表征和测试,探究氯苯,溶液对于钙钛矿层的,影响,探讨两种电池的区别，并探讨了旋涂氯苯溶液对电池效率,的影响,制备旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿层研究内容采用旋涂法制备TiO,1,绪论,2,实验试剂及实验仪器介绍,3,旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太阳能电池的制备及研究,4,结论与展望,5,致谢,目 录,Contents,1绪论2实验试剂及实验仪器介绍3旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太,实验试剂,分子式,生产厂家,规格,无水乙醇,C,2,H,6,O,天津市大茂化学试剂厂,分析纯,丙酮,C,3,H,6,O,天津市大茂化学试剂厂,分析纯,异丙醇,C,3,H,3,O,天津市大茂化学试剂厂,分析纯,氯苯,CCl,4,天津市大茂化学试剂厂,分析纯,N,N-,二甲基甲酰胺,C,3,H,7,NO,SIGMA-ALDRICH,分析纯,碘化铅,PbI,2,SIGMA-ALDRICH,99.9%,甲基碘化铵,SIGMA-ALDRICH,99.9%,二氧化钛旋涂浆,TiO,2,Dyesol,99.9%,二（乙酰丙酮基）钛酸二异丙酯,C,16,H,28,O,6,Ti,SIGMA-ALDRICH,99.9%,2,2,7,7-,四,N,N-,二,(4-,甲氧基苯基,),氨基,-9,9-,螺二芴,C,81,H,68,N,4,O,8,SIGMA-ALDRICH,99.9%,实验试剂,实验仪器,实验试剂分子式生产厂家规格无水乙醇C2H6O天津市大茂化学试,实验仪器,实验仪器,通风橱,紫外可见近红外分光光度计,超声波清洗器,薄膜,X,射线衍射仪,紫外臭氧清洗机,扫描电子显微镜,有机清洗台,匀胶机,管式真空炉,手套箱,真空蒸镀设备,太阳光模拟器,PL,光谱仪,实验试剂,实验仪器,实验仪器实验仪器通风橱紫外可见近红外分光光度计超声波清洗器薄,1,绪论,2,实验试剂及实验仪器介绍,3,旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太阳能电池的制备及研究,4,结论与展望,5,致谢,目 录,Contents,1绪论2实验试剂及实验仪器介绍3旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太,FTO,玻璃,衬底,清洗,旋涂法制备,TiO,2,致密层,，,退火,处理,旋涂法制备,TiO,2,介孔层,，,高温,退火处理,旋涂,PbI,2,，（旋涂氯苯溶液），退火处理。,在,CH,3,NH,3,I,溶液中浸泡，制备薄膜，退火处理,旋涂法制备,spiro-OMeTAD,空穴传输层,真空蒸镀金,属,Au,电极,电池效率测试,钙钛矿太阳能电池,实验制备流程,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,FTO玻璃旋涂法制备TiO2致密层，旋涂法制备TiO2介孔层,旋,涂氯苯溶液的钙钛矿电池,J-V,曲线,非,旋,涂氯苯溶液的钙钛矿电池,J-V,曲线,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,旋涂氯苯溶液的钙钛矿电池J-V曲线非旋涂氯苯溶液的钙钛矿电池,不同扫描方向得到的,J-V,曲线,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,不同扫描方向得到的J-V曲线J-V曲线SEMXRD实验制备流,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,J-V曲线SEMXRD实验制备流程UV-visPL光谱,非旋涂氯苯溶液的,钙钛矿薄膜,SEM,旋涂氯苯溶液的,钙钛矿薄膜,SEM,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,非旋涂氯苯溶液的钙钛矿薄膜 SEM旋涂氯苯溶液的钙钛矿薄膜,PbI,2,薄膜,XRD,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,PbI2薄膜XRDJ-V曲线SEMXRD实验制备流程UV-v,旋涂与未旋涂氯苯溶液的紫外,-,可见光近红外的,UV-vis,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,旋涂与未旋涂氯苯溶液的紫外-可见光近红外的UV-visJ-V,FTO/ETL/PVK(W);FTO/ETL/PVK(W/O)/HTL;FTO/ETL/PVK(W)/HTL,的发射光谱,J-V,曲线,SEM,XRD,实验制备流程,UV-vis,PL,光谱,FTO/ETL/PVK(W);FTO/ETL/PVK(W/O,1,绪论,2,实验试剂及实验仪器介绍,3,旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太阳能电池的制备及研究,4,结论与展望,5,致谢,目 录,Contents,1绪论2实验试剂及实验仪器介绍3旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太,A,B,C,旋涂氯苯溶液,的,CH,3,NH,3,PbI,3,钙钛矿,层的覆盖度和结晶度都要强于未旋涂氯苯溶液,的,CH,3,NH,3,PbI,3,钙钛矿,层；,结论一,旋,涂氯苯溶液,的,CH,3,NH,3,PbI,3,制备,的钙钛矿太阳能电池器件的各种性能都要优于未旋涂氯苯溶液,的,CH,3,NH,3,PbI,3,制备,的钙钛矿太阳能电池。得到的最佳电池是以旋涂氯苯溶液,的,CH,3,NH,3,PbI,3,制备,的钙钛矿太阳能电池,结论二,旋,涂氯苯溶液钙钛矿太阳能电池的电学,性能参数为,Jsc=14.95 A,；,Voc=0.988 V,；,FF=0.684,；,PCE=10.1%,。,结论三,实验结论,未来展望,ABC旋涂氯苯溶液的CH3NH3PbI3钙钛矿层的覆盖度和结,未来展望,A,B,C,材料,的制备和选择，钙钛矿层不仅仅局限于旋涂氯苯溶液提高电池效率，还可以开发其他材料进行旋涂；在钙钛矿材料的选择上也可以改进。,大面积,生产。目前钙钛矿太阳能电池的使用还局限于实验室中，而且是小面积才可以制得高效率的电池，未来要,继续,研究,大面积,高效率的电池，从而将其快速的投入到生产中来。,稳定性,。固态钙钛矿太阳能电池能够取得较高的光电转换效率，归功于其在固态环境下的相对稳定，稳定性主要涉及器件结构的设计与优化。,实验结论,未来展望,未来展望ABC材料的制备和选择，钙钛矿层不仅仅局限于旋涂氯苯,1,绪论,2,实验试剂及实验仪器介绍,3,旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太阳能电池的制备及研究,4,结论与展望,5,致谢,目 录,Contents,1绪论2实验试剂及实验仪器介绍3旋涂或非旋涂氯苯溶液钙钛矿太,致谢,大学生活即将结束，在此，我要感谢所有教导我的老师和一齐成长的同学，他们在我的大学生涯给予了很大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的导师兰爱东老师，感谢各位老师的关心和帮助！,恳请各位老师批评指正！,致谢大学生活即将结束，在此，我要感谢所有教导我的老师和一齐成,26,