论文总字数：13394字

摘 要

随着化石燃料的不断开采、使用所导致的一系列环境问题，各个国家加大了对可再生清洁能源开发力度。太阳能电池作为一种清洁可再生能源受到研究者青睐，而钙钛矿介观太阳能电池则成为研究的大热门。如何提高太阳能电池光电转换效率成为人们目前研究的重中之重。在本次实验中，我们研究了不同的TiO₂厚度对钙钛矿介观太阳能电池的性能影响。并且利用TEM、XRD进行相关表征。经过多次实验的对比，我们得出了实验结果，即当TiO₂浆料和松油醇质量比例为1：16时，钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到了最大。

关键词： 电池性能 TiO₂ 太阳能电池 钙钛矿

Abstract

With the continuous exploitation and use of fossil fuels, various countries have intensified their efforts to develop renewable and clean energy. As a clean and renewable energy, solar cell is favored by researchers, while perovskite mesoscopic solar cell has become a hot research topic. It is of great importance for research to study the way to improve the solar cells photoelectric conversion efficiency.In this experiment, we studied the effect of different TiO₂ thickness on the performance of perovskite solar cells. TEM and XRD were used to characterize the correlation. Comparison after many experiments, we obtained the result of the experiment, namely when the rate of TiO₂ slurry and quality of terpineol is 1:16, perovskite solar photoelectric conversion efficiency maximum.

Keywords： Battery performance TiO₂ Solar cell Perovskite

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 钙钛矿太阳能电池的发展历史 1

1.3 钙钛矿太阳能电池的结构与工作原理 2

1.4 小结 5

第二章 浆料的制备 6

2.1引言 6

2.2 TiO₂浆料的制备 6

2.3 C浆料的制备 6

2.4 CH₃NH₃PbI₃溶液制备 7

2.5 ZrO₂浆料的制备 7

2.6小结 7

第三章 电池的制备 8

3.1引言 8

3.2 仪器 8

3.3 制备流程 8

3.4 小结 13

第四章 测试与表征 14

4.1 引言 14

4.2 XRD测试 14

4.3 TEM测试 15

4.4 V-I测试 16

4.5 小结 17

第五章 展望与不足 18

5.1 引言 18

5.2 优点 18

5.3 缺点和问题 18

5.4 小结 19

致谢 20

参考文献 21

第一章 绪论

1.1引言

随着化石燃料的不断开采、使用所导致的一系列的环境问题，各个国家加大了对可再生清洁能源的开发力度。人们熟知的可再生清洁能源包括有太阳能、潮汐能、风能等等。而太阳能作为可再生清洁能源的一种，也受到了各个研究者的青睐。^[1]谈及太阳能电池，自然而然就会提及太阳能电池。根据2016年的“十三五”的发展规划显示，到了2020年，我国的太阳能发电装机容量需将会高达到1.6亿千瓦。^[2]虽然我们有着大量的能源储备，但对于人类永久的发展与生存的需求来讲，只是凤毛麟角而已。

1.2 钙钛矿太阳能电池的发展历史

1.2.1历史

1893年，液体光伏效应的发现使人们打开了认识太阳能电池、掌握利用太阳能的大门。到了1877年，技术发展日益纯熟，人们的认知得到了很大提升。W.G.Adams的团队制备出了第一块太阳能电池，而这块电池则是以硒为主要元素的，这一创新成为人们探索太阳能电池的一个大迈进。直到20世纪中期，我们发现，在航空航天领域也能找到太阳能电池的身影了。在太阳能电池的发展过程中，主要分为单晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池这三大种类。^[3]日本人Kojim以钙钛矿为材料，实现了太阳能电池的创新，它的转换效率就已经有3.8%了。^[4]在2012年，固态空穴传输材料（spiro-OMeTAD）的引用，使全固态太阳能电池得以问世，它的效率已经达到了9.7%。^[5]我国对太阳能电池的研究主要开始于20世纪的中后期，由于各方面的努力，也得以加快了研究的步伐，现在也已经有了不小的发展。到如今，我们可以在很多地方看到太阳能电池正在做出着不可取代的作用。

1.2.2 发展

随着研究突飞猛进，目前已经发展到介孔钙钛矿太阳能电池（MPSCs）结构。由于钙钛矿太阳能电池具有较低的材料成本、简单的制造工艺、高效率的功率转换，以及通过优化新材料系统的设计和设备概念的多样性等优点，受到了研究者广泛研究。MPSCs的效率从2009年的3.8%提高到2018年的22.7%。^[6]钙钛矿太阳能电池结构也不断地发生演变与优化，钙钛矿吸光层的制备法有一步旋涂法、两步旋涂法以及后来的双源气相蒸发法和气相辅助溶液沉积法这四种。^[7]而在溶液法中又包含着单步溶液沉积技术、两步溶液沉积技术、气态辅助溶液沉积技术和热蒸发沉积技术。其中单步法溶液沉积技术包括溅射涂覆、沟槽涂布制备出了等方法。^[8]

从1975年至今，太阳能电池的光电转换效率有了很明显的提升。图1-1为最新的Best Research-Cell Efficiencies的折线图。

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