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摘 要

人们对于各类能源的依赖已经是非常严重的了，地球上原先的能源储量已经难以满足人们对于能源的需要，在此背景下清洁可再生的太阳能开始了迅猛的发展。太阳能电池种类繁多，本文将在此引入一种新的太阳能电池——碳基钙钛矿介观太阳能电池。本文开篇先介绍了太阳能电池的原理和发展，随后对介观钙钛矿太阳能电池做出介绍。之后制备碳浆料并对其性能进行检测，并通过丝网印刷技术制备出碳层厚度各不相同的电池测试了不同碳层厚度的太阳能电池各自的伏安特性，并测得不同碳层厚度的电池的效率，得出最佳的碳层厚度。

关键词：碳电极 介观太阳能电池 钙钛矿 光电转换效率

Performance optimization of perovskite mesoscopic solar cell based on carbon counter electrode

Abstract

People's dependence on various kinds of energy has been very serious, the original energy reserves on the earth have been unable to meet people's need for energy, under this background, clean and renewable solar energy began to develop rapidly.There are many kinds of solar cells. In this paper, a new type of solar cell, carbon perovskite mesoscopic solar cell, is introduced.The principle and development of solar cells are introduced at the beginning of this paper, and then mesoscopic perovskite solar cells are introduced.After that, the carbon slurry was prepared and its performance was tested. The cells with different thickness of carbon layer were prepared By using screen printing technology, the cells with different thickness of carbon layer were prepared .The volt-ampere characteristics of solar cells with different thickness of carbon layer were tested, and the efficiency of the cells with different thickness of carbon layer was measured to obtain the optimal thickness of carbon layer.

Key words: carbon electrode, mesoscopic solar cell, perovskite, photoelectric conversion efficiency

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 2

1.1 引言 2

1.2 太阳能电池 2

1.3 钙钛矿太阳能电池 3

1.4 介观钙钛矿太阳能电池 4

1.5 碳电极 5

1.6 本文对于钙钛矿太阳能电池碳电极的研究讨论 6

1.7 总结 6

第二章 碳浆料的制备与测试 8

2.1 碳基钙钛矿太阳能电池的工作原理 8

2.2碳浆料的制备 9

2.3 碳浆料的测试 9

2.4测量结果分析 12

第三章 碳层厚度对电池的影响 14

3.1 引言 14

3.2 太阳能电池的制备 14

3.3 实验测量 15

3.4 实验结果分析 17

第四章 总结展望 20

致谢 21

参考文献 22

第一章 绪论

1.1 引言

现如今社会的发展越来越迅速，我们周围的世界可以说是日新月异，这一切的发展离不开背后能源的支持，就使得我们对于能源需求也越来越大。当下我们采用的大多是诸如石油和煤这类化石能源。然而化石能源却是不可再生的，由于人们的不断开采，已经有大多数化石能源开始面临枯竭，并且化石能源的燃烧所带来的环境问题已经成为了阻碍当前经济发展的一个关键问题。因此开发可再生的清洁能源已经是当前的一个关键问题。太阳能以其可再生，清洁，易于获得的优点走进了科研工作者的视野。太阳能电池因此被投入了大量的资源进行研究开发。

1.2 太阳能电池

太阳能电池是依靠光电效应效应来利用太阳能的一种装置。这种装置主要是采用光生伏特效应来形成电压电流供外电路使用。

光生伏特效应是指当有入射辐射，例如太阳光，照射在光电材料上时，在材料的内部就会形成光生电子和空穴，此时产生的载流子就会产生运动，由于载流子的运动，在材料内就会形成光生伏特电压，这样这个材料便可以充作一个电池，然后通过导线与外电路相连就可以构成完整的回路，此时电池就可以供外电路使用了。

提起太阳能电池，大家最先反应到的便是目前路边最为常见的太阳能电池板。这其实是一种硅基类太阳能电池，这类电池也是最先发展起来的。

传统的硅太阳能电池，其开始研发的时间最早，发展也是最为成熟的，目前已经走向了产业化，就现在而言，我国在多个地区布置了太阳电池阵列，太阳能电池板也已经走进了普通人家家庭，供家庭用电。

图1.1太阳能电池发展效率图^[1]

太阳能电池虽说是近代才开始研究，但其随着原材料和相关科学技术的发展，其电池效率已经取得了巨大的突破。上图1.1所表示的是各类太阳能电池的实验室效率发展历程。从图中不难看出，由于科研人员对太阳能电池投人的资源越来越多，电池的发展也也越来越成熟。，如图所示电池的效率最高已经突破到了46%，其中钙钛矿太阳能电池的发展是最为可观的，其电池效率的发展趋势几乎成几何式增长，短短数年时间，其认证的电池效率便已经突破22.7%并且还在继续发展。可见钙钛矿材料的出现，给太阳能电池发展领域带来了新鲜血液，钙钛矿材料也成为目前太阳能电池发展最有希望的材料之一。

1.3 钙钛矿太阳能电池

虽然说就目前而言太阳能电池的市场主体仍然是最为常见，发展最为成熟的硅基太阳能电池，但是钙钛矿材料以其独特的性能优点使得这类太阳能电池也是未来不可忽略的一类电池。钙钛矿太阳能电池起初制作完时，电池效率较低，所以在当时这项技术在当时并未得到太大的关注。如下图1.2所示，为钙钛矿材料（ABX₃）的结构图。

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