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Cu2O薄膜的电化学沉积和光电特性研究开题报告

 2021-03-17 08:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

面对日益高涨的能源需求,化石能源的污染以及其可持续性问题已经愈发凸显。于是太阳能、风能等清洁、再生能源应运而生。而且各国政府对相关产业也提供了大量的政策支持。其中太阳能电池一直度扮演着重要角色

目前在光伏产业中晶体硅太阳能电池仍占行业的主导地位。尽管硅基太阳能电池存在着制备工艺复杂、高能耗等缺点,但其凭借着成熟的工业链条和产品的稳定性,依旧在市场上有着超过90%的的份额。在此背景下,许多人们开展了对新型太阳能电池材料的研究。于是太阳能电池发展出来了单晶硅、多晶硅、cigs、cdte、有机薄膜、染料敏化、钙钛矿太阳能电池(pscs)等类型。

而其中数钙钛矿太阳能电池的发展最为迅速,其光电转化效率从2009年的3.8%到2016年的22.1%。由于具有实现更高效率和非常低的生产成本的潜力,钙钛矿太阳能电池已经变得具有商业吸引力。钙钛矿材料早已被人们熟知,而在2009年被 miyasaka等人首次应用到染料敏化太阳能电池(dssc)中,实现了3.8%的功率转换效率(pce)[1]。但遗憾的是其钙钛矿材料在液态的dssc中不稳定,使得该电池只存在了几分钟。直到2012年,牛津大学的park和gratzel将spiro-ometad用作固态空穴传输材料,解决了钙钛矿太阳能电池稳定性的问题,并将转化效率提高到了9.7%[2][3]。2014年11月,来自krict的研究人员的设备实现了20.1%的非稳定效率的认证。[4] 2015年12月,epfl的研究人员实现了21.0%的新记录效率[4]。截至2016年3月,来自krict和unist的研究人员拥有22.1%的单结钙钛矿太阳能电池的最高认证记录[4]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、采用电化学沉积方法在fto衬底上制备p型cu2o薄膜,研究制备工艺(沉积电位、沉积时间、退火温度)对cu2o薄膜显微形貌和光电性能的影响规律。

2、制备cu2o基钙钛矿太阳能电池,研究cu2o的晶粒大小和薄膜形貌等参数对电池光电转换性能的影响。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,采用电化学方法制备cu2o薄膜,并研究不同沉积电位、沉积时间和退火温度下薄膜的质量。

第7-10周:按照设计方案制备电池并对其进行测试,多次重复,尽可能改善电池的性能和稳定性。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] kojima, akihiro; teshima, kenjiro; shirai, yasuo; miyasaka, tsutomu(may 6, 2009). "organometal halide perovskites as visible-lightsensitizers for photovoltaic cells". journal of the american chemical society.131 (17): 6050–6051

[2] kojima, akihiro; teshima, kenjiro; shirai, yasuo; miyasaka, tsutomu(may 6, 2009). "organometal halide perovskites as visible-lightsensitizers for photovoltaic cells". journal of the american chemicalsociety. 131 (17): 6050–6051.

[3] hadlington, simon (october 4, 2012)."perovskite coat gives hybridsolar cells a boost". rsc chemistry world.

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