导读:本文包含了多晶薄膜太阳电池论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:CH_3NH_3PbI_3,钙钛矿太阳电池,碘空位,分子碘
多晶薄膜太阳电池论文文献综述
许亚[1]（2019）在《钙钛矿太阳电池中光吸收层CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜中碘离子的管理与费米能级调控研究》一文中研究指出近年来由于钙钛矿太阳电池低成本的制备方法与独特的光电特性,例如高的光吸收系数、双极性电荷传输、较长的载流子扩散距离等,引起了大家相当的关注。一般来说,CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳电池工作机制为n-i-p模式,其中CH_3NH_3PbI_3作为本征层。然而CH_3NH_3PbI_3可以通过改变其前驱液组分碘化铅和甲基碘化铵两者的不同配比,最终实现p型和n型导电类型的转变。在p型和n型这两种不同导电类型的CH_3NH_3PbI_3薄膜中,点缺陷呈现的种类也有所不同。一些理论计算研究表明,由于CH_3NH_3PbI_3薄膜中碘空位这种缺陷形成能较低,从而导致碘空位很容易形成,使得我们最终制备出CH_3NH_3PbI_3薄膜中I:Pb总是小于化学计量比3:1。由于CH_3NH_3PbI_3薄膜中存在碘空位这种缺陷,会在薄膜中形成一些浅能级缺陷,从而就会减少CH_3NH_3PbI_3薄膜中载流子扩散长度和载流子寿命。以及实验中观察到离子迁移现象,会腐蚀金属电极,从而导致钙钛矿太阳电池器件的光电转换效率下降和稳定性变差。因此对于钙钛矿太阳电池中光吸收层CH_3NH_3PbI_3中碘空位的管理和费米能级的调控就显得十分重要。本文中我们提出一个可控措施来引入碘单质分子,也就是将碘单质分子直接溶于反溶剂乙醚溶液中,进而制备出了接近化学计量比的CH_3NH_3PbI_3薄膜,即I:Pb为2.90,实现了CH_3NH_3PbI_3薄膜中碘空位的部分消除。稳态PL谱和时间分辨谱测量表明这种通过添加碘单质分子的处理方式得到的CH_3NH_3PbI_3薄膜具有较少缺陷密度以及较长载流子寿命,最终制备出的钙钛矿太阳电池最优器件效率达到了17.7%;经过了光电子能谱分析发现,经过添加碘单质分子的处理可以有效地消除CH_3NH_3PbI_3薄膜中部分的碘空位缺陷,进而实现了费米能级向下移动120meV实验结果。通过对钙钛矿太阳电池中光吸收层CH_3NH_3PbI_3薄膜中碘空位缺陷进行管理,我们得到的CH_3NH_3PbI_3薄膜具有较少的缺陷,这为我们开发出高效稳定的钙钛矿太阳电池提供了一个实验途径;我们实现了费米能级在CH_3NH_3PbI_3薄膜中的移动,这有助于增加对于CH_3NH_3PbI_3薄膜电学性质的理解,也为今后合理设计出高效的钙钛矿太阳电池器件提供一个启示以及能够扩展其在不同领域的应用,如p-n结以及肖特基结器件。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
康磊[2]（2018）在《基片正面向下退火制备织构化CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜及其太阳电池应用研究》一文中研究指出钙钛矿太阳电池是一种从染料敏化太阳电池发展而来的新型光伏器件,钙.钛矿这一名称来源于其光吸收层材料CH3NH3PbI3等金属有机卤化物类物质具有典型的钙钛矿型晶体结构。自2009年以来,钙钛矿太阳电池相关研究迅速发展,效率已由最初的3.8%上升到超过23%。这主要是因为CH3NH3PbI3这类材料具有合适的直接带隙,光吸收系数高,光谱吸收范围宽,载流子迁移率高,且具有双极性传输特性等优点。此外,由于其原材料成本低廉、且加工工艺简便,有着极高的市场化潜力。但是,要真正实现市场化应用,依然存在者不少科学问题亟待解决。例如进一步提高器件效率,提升器件稳定性,消除J-V测试中的迟滞现象等。对于钙钛矿太阳电池的优化,其中一个核心就是以CH3NH3PbI3为代表的光吸收层的优化。如何制备高质量的钙钛矿层是很多研究者努力的方向。一步旋涂法是制备CH3NH3PbI3多晶薄膜最常用的方法之一,然而单纯使用一步旋涂法并不能制备出高质量的CH3NH3PbI3多晶薄膜。为此我们在文献调研的基础上提出一种简易的基片正面向下退火方法来制备CH3NH3PbI3多晶薄膜,使制得薄膜晶粒更大,结晶性更好,并且使制得的CH3NH3PbI3多晶薄膜织构化,具有(110)择优取向,且晶界垂直于基片。通过调节前驱体薄膜的热处理温度,可调节CH3NH3PbI3多晶薄膜的织构度。通过此法制得的太阳电池器件有着更高的平均效率与对环境湿度的耐受性,为制备高效稳定的太阳电池提供了技术参考。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-15）
王杨润乾[3]（2018）在《PbI_2异质盖板辅助退火制备高品质CH_3NH_3-PbI_3多晶薄膜及其太阳电池应用研究》一文中研究指出CH3NH3PbI3钙钛矿材料在2009年第一次被报道用于染料敏化太阳电池的敏化材料,此后陆续被用于光电探测器、发光二极管、激光器、特别是钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cell,PSC)等,因为其具有合适的直接带隙、低激子束缚能、长激子寿命和扩散长度、以及,最重要的,双极性载流子迁移率都很高。钙钛矿太阳电池的能量转化效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经从最初的3.8%很快提升至超过22%,因此CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池被视为新一代非常有希望的光伏器件,特别是考虑到它具有造价低、易组装、缺陷相容性好等优点。一般来讲,对于CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池,关键就在于制备高质量的大晶粒、少晶界的CH3NH3PbI3钙钛矿多晶薄膜。很多研究组都为此提出了改良方案,如溶剂工程、激光晶化退火、分步沉积、室温制备等。在所有制备方法中,一步旋涂法是最为常用的。因此,在这里我们提出了一种创新性的方法来对其进行改进从而制备高效的CH3NH3PbI3钙钛矿多晶薄膜--PbI2异质盖板法。在一步旋涂法基础之上(包括在旋涂过程中滴加反溶剂乙醚进行冲洗),创新之处在于退火时,我们将事先准备好的PbI2异质盖板面对面地覆盖于CH3NH3PbI3钙钛矿前驱薄膜上,并在退火～15 min之后将其移除。经过研究我们发现,由此得到的薄膜晶粒尺寸显着增大、晶粒取向(110取向)明显优化,并且载流子输运的效率也得到了显着提升,以此组装的电池的最优效率为17.6%明显优于传统方法得到的效率14.2%。而我们考察其可重复性同样非常好。因此,我们认为在这里提出的PbI2异质盖板法是一种全新的、而且有可行性的方法,而且通过相关分析我们认为这主要是由于残留的溶剂分子在退火过程中的挥发得到了有效抑制。我希望这一工作能对于进一步提升钙钛矿太阳电池的效率提供新的思路,同时有助于理解进一步薄膜退火中的热力学和动力学过程。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-01）
朱卫东[4]（2017）在《钙钛矿太阳电池中光吸收层CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜的显微结构与组分调控研究》一文中研究指出钙钦矿太阳电池(Perovskite solar cells)是从染料敏化太阳电池体系中衍生出的一类新型光伏器件,得名源于以CH_3NH_3PbI_3为代表的金属卤化物类光吸收层(Absorption layer)材料具有典型钙钦矿型晶体结构。由于其原材料成本低廉、可溶液加工且工艺简便、能量转换效率(Power conversion efficiency,PCE)提升迅速,近年来得到了研究者的广泛关注。目前,钙钛矿太阳电池的最高认证PCE已达22.1%,其与单晶硅组成迭层太阳电池的PCE高达23.6%,展现出巨大的实际应用潜力。但是,要真正实现市场化应用,其仍面临着来自诸多方面亟待解决的科学问题与技术瓶颈。当前,如何进一步提升器件的PCE、消除或弱化器件电流密度-电压曲线测试中的滞回现象(Current density-voltage hysteresis,J-V hysteresis)、改善器件的稳定性等是材料物理与器件领域所关注的热点问题。研究表明,调控钙钛矿太阳电池光吸收层薄膜的显微结构与组分,进而获得光电子学性质和稳定性均优异的薄膜,是解决上述问题的关键。因此,本论文以CH_3NH_3PbI_3材料为例,借鉴前人在功能薄膜显微结构与组分调控方面的研究经验,提出了系列调控钙钛矿太阳电池光吸收层薄膜表面覆盖度、晶粒尺寸、织构等显微结构与薄膜组分的有效实验方法,为实现高效、稳定钙钛矿太阳电池奠定了系统的实验基础,并提供了可行的技术参考。主要包括如下研究结果:(1)首次将溶剂熏蒸(Solvent fumigation)这一调控有机薄膜覆盖度和结晶性的有效途径引入到金属卤化物钙钛矿薄膜体系中,成功实现了 CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜表面覆盖度的调控。实验中,通过优化溶剂熏蒸次数,将表面呈树枝状、存在大量孔洞的CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜转变为全覆盖、高质量的薄膜。对应介孔钙钛矿太阳电池的性能具有明显提升,其平均PCE为10.25±0.90%,最优值高达11.15%。另外,最优化器件J-V曲线测试中的滞回现象也得到了弱化。器件性能提升的原因主要是溶剂熏蒸处理改善了 CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜表面覆盖度这一重要显微结构,同时使薄膜结晶性增加,进而使得器件的光吸收效率提升、短路路径减小、界面处载流子分离和注入特性得到改善。(2)借鉴后处理CdTe和CuInSe2太阳电池光吸收层薄膜以粗化其晶粒的研究思路,提出了 CH3NH3I 辅助高温退火(CH3NH3I-assisted high-temperature annealing)这一重复性较好的后处理方法。其可明显增加一步旋涂法制得的CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜的晶粒尺寸、消除晶界和晶粒内缺陷,进而使薄膜的缺陷态密度减小、载流子传输和注入特性得到改善。而CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜晶粒粗化的机制为奥斯瓦尔德熟化。最终,可将平面异质结钙钛矿太阳电池的PCE从14.54%提升至16.88%。另外,由于CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜质量提升,使得增加薄膜厚度提升器件的光吸收效率,而不明显加剧载流子的复合成为可能。实验中,通过进一步调节CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜厚度,实现了再现性相对较好的高效平面异质结钙钛矿太阳电池,其最优PCE高达19.24%。(3)首次将功能薄膜制备中常用的面对面覆盖一片同质薄膜的盖板辅助退火(Cap-mediated annealing)方法引入到金属卤化物钙钛矿薄膜体系中,用于调控CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜的生长过程,成功实现了其晶粒尺寸的可控调节。实验结果表明,薄膜晶粒尺寸随盖板薄膜表面粗糙的减小而增大。最优条件下制得的薄膜的晶粒平均尺寸为1.1 μm,且沿[110]择优生长、晶界垂直于基片。同时,薄膜组分化学计量比合适。相应平面异质结钙钛矿太阳电池的平均PCE可由13.83%提升至17.87%,其中器件填充因子(Fill factor,FF)的提升最为显着。(4)在盖板辅助退火方法的基础上,首次提出了一种简易可行的正面向下退火(Face-down annealing)方法,用于制备(110)织构的CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜。实验结果表明,可通过调节前驱薄膜的预热温度实现CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜织构度的可控调节。在40℃的最优温度下制得的织构化薄膜,其晶粒具有结晶性好、排布有序、尺寸在微米级且晶界取向垂直于基片等特征。同时,所有晶粒可贯穿整个薄膜厚度。相应器件的平均PCE由非织构薄膜的13.41%提升至17.11%。最优器件PCE高达18.64%,其J-V曲线测试中的滞回现象也得到了一定程度的弱化,可实现17.22%的稳定PCE输出。另外,最优器件也展现出更好的环境湿度稳定性。分析认为,CH_3NH_3PbI_3薄膜中(110)织构这一特殊的显微结构使其具有优良的载流子传输特性和低的非辐射复合中心密度,进而减小了器件的串联电阻和反向饱和电流密度。(5)借鉴调控无机功能薄膜及纳米材料组分的离子交换途径,利用卤素交换(Halide exchange)方法成功实现了两步旋涂法制得的CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜中I-与Br-的交换,使其转变为高质量的CH_3NH_3PbI_3-xBrx多晶薄膜。实验结果表明,随CH3NH3Br溶液浓度的增大,CH_3NH_3PbI_3-xBrx多晶薄膜的Br元素含量呈增加趋势。对应薄膜的晶粒尺寸、禁带宽度和光生载流子寿命也均随之而增加。基于CH_3NH_3PbI_3_xBrx多晶薄膜的介孔钙钛矿太阳电池的光电转换性能具有大幅改善,并依赖于CH3NH3Br溶液浓度。当其为3 mg/mL时,器件具有最优的性能,对应PCE高达14.25%,稳定输出PCE为13.29%。另外,在相对湿度为～40%的空气环境中暴露2周后,基于CH_3NH_3PbI_3-xBrx多晶薄膜器件的PCE能够维持为原来的93%,呈现出较为优异的环境湿度稳定性。基于此,将卤素交换途径拓展用于制备高质量、宽禁带CH_3NH_3PbI_3-xBrx多晶薄膜。实验中,通过可控调节Br-离子交换量,制得了禁带宽度为1.75 eV的CH3NH3PbI2.1uBr0.9多晶薄膜。其具有晶粒尺寸大、晶界垂直于基片、缺陷密度低、表面粗糙度小等优点。基于上述薄膜的平面异质结钙钛矿太阳电池的PCE高达12.67%,并且其J-V曲线测试中的滞回现象较弱。此类薄膜可被用于与硅或Ⅲ-Ⅴ族半导体材料组装迭层器件,进而获得更加高效的太阳电池。(本文来源于《南京大学》期刊2017-04-01）
杨凯[5]（2016）在《用于太阳电池的AlSb多晶薄膜》一文中研究指出该文采用多靶共溅射方法先预沉积了Al-Sb复合薄膜,然后在N2气氛下进行退火得到Al Sb多晶薄膜。用XRD分析了Al Sb多晶薄膜的结构,用XRF测定了Al和Sb的原子比。最后用AMPS-1D模拟了采用该Al Sb多晶薄膜的太阳电池的光伏特性。结果表明,共溅射的方法可以获得结晶性能良好的Al Sb多晶薄膜,并且使用该薄膜的太阳电池可以具有较高的转换效率。(本文来源于《科技资讯》期刊2016年21期）
廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧[6]（2015）在《钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(5)》一文中研究指出以上计算结果表明,钙钛矿电池的效率密切依赖于钙钛矿层的质量,尽管以上关于材料参数的假定带有某些随意性。因此,优化钙钛矿层材料的成分(如叁元系金属卤化物)、改进材料生长工艺、降低其缺陷态密度,将是今后重点研究的课题。图8中CH3NH3Pb I3的能带参数是由Kim H等[4]从反射谱和UPS(紫外光电子谱)测量导出的,但是费米能级EF的位置未像常规UPS测(本文来源于《太阳能》期刊2015年05期）
廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧[7]（2015）在《钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(4)》一文中研究指出2014年,中国科学院物理所孟庆波小组也制备了无空穴传输层的钙钛矿电池(TiO_2/CH_3NH_3PbI-3/Au),但对界面进行了调控处理,获得10.49%的电池效率~([15]),并对电池的I-V特性进行了系统分析,表明该类电池是一种典型的平面异质结电池,具有空间电荷区。但是,由于缺乏空穴传输层,这种钙钛矿电池的开路电压和填充因子还是偏小。2.3 p-i-n结构和场助收集图6为高效钙钛矿平面异质结太阳电池的能带图,结合文献报道的材料参数,我们重新标示了相关的能带参数,如图8所示。可以看出,ZnO/CH_3NH_3PbI_3/HTM为典型的n-i-p平面结构,n-ZnO为迎光面。这里HTM为空穴传输材料,即p型螺二芴(spiro-MeOTAD)。其中CH_3NH_3PbI_3为本征层(i层),即未人为掺杂,以保持材料低缺陷密度和高质量。i层具有适当(本文来源于《太阳能》期刊2015年04期）
廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧[8]（2015）在《钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(3)》一文中研究指出2014年5月在国内钙钛矿太阳电池学术会上,武汉大学物理学院方国家小组报道,其研制的CH_3NH_3PbI_3-xCl_x钙钛矿电池效率达到16.02%[10]。钙钛矿电池与传统商业电池迭层已取得初步进展。美国加州斯坦福大学McGehee M小组报道,其研制的钙钛矿/CIGS迭层电池效率达到18.6%。他们的CIGS电池效率已达17%,迭层电池效率提高不多的原因,可能是由于钙钛矿电(本文来源于《太阳能》期刊2015年03期）
廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧[9]（2015）在《钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(2)》一文中研究指出2013年,瑞士联邦理工学院Graetzel M小组提出用溶液旋涂两步法,依次在纳米多孔Ti O2薄膜上沉积Pb I2和CH3NH3I,以合成钙钛矿CH3NH3Pb I3多晶薄膜,显着改善了薄膜的均匀性,使电池效率跃升到15.0%[5]。同年,英国牛津大学物理系Liu Mingzhen等[6]采用双源共蒸发技术制备CH3NH3Pb I3-xClx(本文来源于《太阳能》期刊2015年02期）
廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧[10]（2015）在《钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(1)》一文中研究指出0引言多年来,硅晶片太阳电池一直是光伏太阳电池领域的主流。为进一步降低太阳电池的发电成本,从上世纪70年代起,陆续发展了几种薄膜太阳电池,包括:硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池和有机薄膜电池等。虽然经过多年的努力,薄膜电池在研发方面取得了重要进展,但都尚未达到预期的目标。或是由于电池效率不够高,研发进展缓慢;或是由于电池组分中含有稀有元素,成本降不下来,将来也恐难满足大规模太阳电(本文来源于《太阳能》期刊2015年01期）
多晶薄膜太阳电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
钙钛矿太阳电池是一种从染料敏化太阳电池发展而来的新型光伏器件,钙.钛矿这一名称来源于其光吸收层材料CH3NH3PbI3等金属有机卤化物类物质具有典型的钙钛矿型晶体结构。自2009年以来,钙钛矿太阳电池相关研究迅速发展,效率已由最初的3.8%上升到超过23%。这主要是因为CH3NH3PbI3这类材料具有合适的直接带隙,光吸收系数高,光谱吸收范围宽,载流子迁移率高,且具有双极性传输特性等优点。此外,由于其原材料成本低廉、且加工工艺简便,有着极高的市场化潜力。但是,要真正实现市场化应用,依然存在者不少科学问题亟待解决。例如进一步提高器件效率,提升器件稳定性,消除J-V测试中的迟滞现象等。对于钙钛矿太阳电池的优化,其中一个核心就是以CH3NH3PbI3为代表的光吸收层的优化。如何制备高质量的钙钛矿层是很多研究者努力的方向。一步旋涂法是制备CH3NH3PbI3多晶薄膜最常用的方法之一,然而单纯使用一步旋涂法并不能制备出高质量的CH3NH3PbI3多晶薄膜。为此我们在文献调研的基础上提出一种简易的基片正面向下退火方法来制备CH3NH3PbI3多晶薄膜,使制得薄膜晶粒更大,结晶性更好,并且使制得的CH3NH3PbI3多晶薄膜织构化,具有(110)择优取向,且晶界垂直于基片。通过调节前驱体薄膜的热处理温度,可调节CH3NH3PbI3多晶薄膜的织构度。通过此法制得的太阳电池器件有着更高的平均效率与对环境湿度的耐受性,为制备高效稳定的太阳电池提供了技术参考。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
多晶薄膜太阳电池论文参考文献
[1].许亚.钙钛矿太阳电池中光吸收层CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜中碘离子的管理与费米能级调控研究[D].南京大学.2019
[2].康磊.基片正面向下退火制备织构化CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜及其太阳电池应用研究[D].南京大学.2018
[3].王杨润乾.PbI_2异质盖板辅助退火制备高品质CH_3NH_3-PbI_3多晶薄膜及其太阳电池应用研究[D].南京大学.2018
[4].朱卫东.钙钛矿太阳电池中光吸收层CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜的显微结构与组分调控研究[D].南京大学.2017
[5].杨凯.用于太阳电池的AlSb多晶薄膜[J].科技资讯.2016
[6].廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧.钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(5)[J].太阳能.2015
[7].廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧.钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(4)[J].太阳能.2015
[8].廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧.钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(3)[J].太阳能.2015
[9].廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧.钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(2)[J].太阳能.2015
[10].廖显伯,郝会颖,韩培德,向贤碧.钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(1)[J].太阳能.2015
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